생명연구원, 고품질 담배 표준유전체 구축

담배류 '니코티아나 벤타미아나' 표준유전체 해독

고부가 소재 개발 연구 가속화…국제 학술지 게재

[대전=뉴시스] 니코티니아 벤타미아나 유전체 모식도. 그림 a는 니코티아나 벤타미아나 염색체 구조 비교며 b는 니코티니아 벤타미아나 유전체 모식도다.(사진=생명연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국생명공학연구원은 식물시스템공학연구센터 신아영·권석윤 박사팀이 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 이용해 담배류 식물인 '니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana)'의 표준유전체를 구축했다고 22일 밝혔다.

이를 통해 향후 담배를 활용해 식물 백신, 기능성 물질과 같은 고부가 소재 연구활성화가 기대된다.

최근 유전자 재조합 기술이 발달하면서 식물과 식물 유전자를 활용해 새로운 물질이나 기능을 생산하는 플랫폼 연구가 폭넓게 진행되고 있다.

이런 연구에서 널리 이용되는 식물 중 하나가 벤타미아나다. 벤타미아나는 키우기 쉽고 성장이 빠르며 병원성 박테리아에 대한 반응성이 높아 진단용 시약이나 백신 등을 만드는 데 사용되기도 한다.

표준유전체(Reference Genome) 해당 생물 종(種)을 대표하는 품종의 유전자 정보로  개체 간 차이를 비교할 때 기준이 되는 만큼 정보의 완성도와 정확도가 중요하다.

연구팀은 3세대 염기서열 분석법 중 하나인 나노포어 서열분석법(Oxford Nanopore Sequencing)을 활용해 고품질의 벤타미아나 표준유전체를 완성했다.

연구팀은 유전체 2.76GB(기가바이트)를 해독하고 총 4만6215개의 유전자를 발굴했으며 표준유전체의 품질 척도인 QV수치(Quality Value score)에서 49를 달성해 기존 표준유전체의 오류를 월등히 개선, 정확도를 크게 높였다.

연구 결과는 지난달 16일 빅데이터 연구분야 세계적인 저널인 'Scientific Data(IF 9.8)' 온라인 판에 게재됐다.(논문명:High-quality chromosome-level genome assembly of Nicotiana benthamiana/교신저자:신아영·권석윤·김용민 박사/제1저자:고서린·이상희 UST KRIBB 스쿨 박사과정, 구현진 박사)

특히 나노포어 서열분석법의 경우 식물 핵 DNA를 손상 없이 긴 상태로 추출해야 고품질의 유전체 정보를 생산할 수 있으나 제1저자인 과학기술연합대학원대학교 한국생명공학연구원 스쿨 고서린 박사과정생이 고순도 고분자량의 식물 핵 DNA 추출법을 고안해 유전체 해독의 정확도를 높였다.

신아영 박사(UST-KRIBB 스쿨 교수)는 "식물 합성생물학 연구에 가장 많이 활용되는 니코티아나 벤타미아나의 고품질 표준유전체 구축을 통해 식물합성생물학 연구의 기반을 제공할 수 있게 됐다"며 "담배 식물의 개량을 통한 식물 합성생물학 기반 유용 단백질 및 물질 생산증대 연구는 물론 여러 산업에서 활용될 것"이라고 말했다.


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