[생물공학] metagenome

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메타게놈(metagenome)이란 용어는 “Metagenome = metabolic enzyme + genome (=gene+chromosome)”이란 뜻으로 Handelsman 등에 의해서 "특정 자연환경에 존재하는 모든 미생물의 유전체 집합"으로 정의되고 있다. 그러나 최근 환경시료로부터 추출한 유전체 또는 유전자를 포함하는 클론을 총칭하여 메타게놈이라고 부르고 있으며 이러한 메타게놈에 관련된 일련의 연구를 메타게노믹스(metagenomics)라고 부르기도 한다. 학자들은 자연계에 존재하는 대부분의 미생물들이 왜 실험실에서 인공적으로 분리되거나 배양되기가 어려운 가에 대한 몇 가지 가설들을 내놓고 있다. 이러한 가설들 중 가장 중요한 이유로 꼽히는 것은 전통적인 평판배양방법으로는 미생물들이 존재하는 원래의 자연환경과 유사한 조건을 제공해 주기가 어렵기 때문에 대부분의 미생물들이 실험실에서 배양이 되지 않는다는 것이다. 따라서 자연계에 존재하는 대다수 미생물들의 다양성과 이들의 생태학적인 역할에 대한 올바른 이해와 함께 이들의 효과적인 활용을 위해서 다른 거시적인 접근방법이 필요하게 되었다. 이런 중에 도입되기 시작한 방법이 메타게놈 연구로 비교적 연구의 역사는 길지 않은 편이지만 최근 가시적인 연구 성과들이 발표되고 있다. 특히 최근 Venter 등은 미국 에너지성(DOE)의 지원을 통해 생태계 시퀀싱(ecosystem sequencing)이라는 새로운 개념의 연구를 시작하여 버뮤다 해역으로부터 채취한 해수시료로부터 제작한 메타게놈 라이브러리에 샷건 시퀀싱(whole-genome shotgun sequencing)을 적용하여 약 10억개의 염기서열을 결정하였다. 염기서열 분석을 통해 채취한 해수시료에는 이전에 알려지지 않은 148개의 phylotype 세균을 포함하여 최소 1800종의 미생물 게놈(genomic species)이 복합되어 있었고 120만개 이상의 새로운 유전자가 발견되었다고 사이언스지에 보고되었다. 메타게놈 연구는 난배양성 또는 배양 불가능 미생물을 활용하기 위한 목적에 잘 부합하는 것으로 배양에 의한 순수분리가 불가능하다면 특정 환경내의 모든 DNA를 추출함으로써 분자생물학적으로 접근하고자 하는 방법이라 할 수 있다.

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