100여년 동안 생물학의 대표 실험동물로 활용돼 온 ‘아프리카발톱개구리’의 유전체가 해독됐다.

권태준 UNIST 생명과학부 교수가 참여한 국제 공동연구진은 아프리카발톱개구리의 유전체와 4만여개의 유전체의 염색체를 규명하고 19일(현지시간) 국제 학술지 네이처에 발표했다. 

이번 연구는 미국과 일본, 한국을 비롯한 7개국에서 60명이 참여한 대규모 프로젝트로 2009년부터 7년간 진행됐다.

아프리카발톱개구리는 체외수정으로 한 번에 지름 1㎜ 수준의 큰 알을 수백 개씩 얻을 수 있다. 유전자 발현 조절도 쉬워 인간을 포함한 많은 척추동물의 발생 과정에서 중요한 유전자를 연구하는 발생학, 세포생물학, 생화학 등 여러 분야에서 널리 사용됐다.

2012년 노벨생리의학상을 받은 존 고든 경이 체세포 핵치환 실험을 통해 ‘어른 세포가 다시 배아가 될 수 있다’는 걸 처음 보여준 실험에도 아프리카발톱개구리가 사용됐다. 

하지만 이 개구리의 유전체 해독은 다른 동물보다 느리게 진행됐다. 염색체 그룹이 4개(4배체)여서 분석이 까다로웠던 것이다. 인간을 비롯한 다른 동물은 부모에게 하나씩 염색체 그룹을 물려받아 2개의 염색체 그룹(2배체)을 가진다. 이에 비해 부모에게 2개씩 염색체 그룹을 받는 아프리카발톱개구리의 분석은 훨씬 복잡하다. 

권태준 교수는 “아프리카발톱개구리는 4개 유전체 그룹으로 이뤄진 독특한 동물”이라며 “이번 유전체 해독으로 생물학 전반에 활용될 효과적인 실험동물 모델 시스템을 구축할 수 있게 됐다”고 말했다.

연구진은 이번에 해독한 아프리카발톱개구리의 유전체와 지난 2010년 유전체가 해독된 서양발톱개구리를 비교했다. 서양발톱개구리는 인간 유전체처럼 부모에게 2개 염색체 그룹을 물려받는다. 두 종을 비교해 물려받는 염색체 그룹 수(배체수) 변화가 발생학, 유전학적으로 어떤 영향을 미치는지 집중 분석했다.

아프리카발톱개구리는 4개 유전체 그룹에서 각각 9개의 염색체를 가진다. 연구진은 이들 염색체의 DNA 반복서열을 분석해 크기가 큰 L염색체 9개와 크기가 작은 S염색체 9개가 각각 다른 종에서 유래했다는 걸 밝혀냈다. 

또 염색체 속에 흔적만 남는 유사유전자를 분석해 서양발톱개구리와 아프리카발톱개구리의 조상이 약 4800만 년 전에 분화했고, 2배체를 이루던 두 종의 유전체가 1700만 년 전에 합쳐져 현재의 아프리카발톱개구리가 탄생했다는 사실도 알아냈다.