박테리아 게놈의 유전자는 의미 있는 순서로 배열된다

하인리히 하이네 뒤셀도르프 대학교(HHU)와 스웨덴 린셰핑 대학교의 생물정보학자들은 박테리아 유전체의 유전자들이 의미 있는 순서로 배열되어 있음을 밝혔습니다. Science 저널에 게재된 논문에서, 연구진은 유전자들이 기능별로 배열되어 있다고 설명했습니다. 유전자들이 빠른 성장 속도에서 점점 더 중요해지는 경우, DNA 복제 시작점 근처에 위치하게 됩니다. 따라서 유전자들의 위치는 성장 속도에 따른 유전자 활성의 변화에 ​​영향을 미칩니다.

유전자는 마치 소금통에서 흩뿌려진 것처럼 박테리아 염색체를 따라 무작위로 분포되어 있습니까?

이러한 의견은 대다수의 연구자들이 가지고 있지만, 현재 HHU의 계산 세포 생물학 연구 그룹 책임자인 마틴 레르처 교수가 이끄는 생물정보학자 팀에서 이의를 제기했습니다.

박테리아가 세포 분열을 준비하기 위해 유전 물질을 복제할 때, 그 과정은 박테리아 염색체의 특정 지점에서 시작하여 염색체를 따라 양방향으로 계속됩니다.

사이언스지에 게재된 이 연구의 주저자인 하버드 대학교(HHU)의 샤오판 후 박사는 "이 과정에서 잠시 동안 복제 원점에 가까운 유전자의 사본이 멀리 떨어진 유전자보다 더 많이 생성됩니다. 따라서 원점에 가까운 유전자가 더 자주 판독될 수 있습니다."라고 말했습니다.

"우리는 이러한 유전자가 세포 성장에 특히 중요하다는 것을 알아냈습니다. 예를 들어, 이 유전자의 산물이 박테리아의 단백질을 조립하는 유전자입니다."라고 이 연구의 책임 저자인 레르처 교수가 덧붙여 말했습니다.

이와 대조적으로, 성장 단계에서 거의 필요하지 않은 유전자는 일반적으로 염색체의 반대쪽 끝에서 발견되며, 이 과정에서 후반부에 복제됩니다.

연구진은 생물정보학적, 수학적 방법을 사용하여 900종 이상의 다양한 박테리아 종에서 4,400개 이상의 유전자 계열의 위치를 ​​분석했습니다.

연구진은 염색체를 따라 유전자가 배치된 것은 진화적 압력의 결과로 발생했음을 발견했습니다. 최적의 위치에 유전자가 배치되어 특히 빠르게 자랄 수 있는 박테리아는 진화적 이점이 있기 때문입니다.

후 박사: "이제 우리는 박테리아가 유전자를 어떻게 조절하는지 더 잘 이해하게 되었습니다. 그 결과는 정말 놀라웠습니다. 박테리아 진화의 중요한 측면, 즉 적절한 유전체 위치가 오늘날 존재하는 박테리아가 경쟁 박테리아보다 우위를 점할 수 있게 해 주었다는 점을 훌륭하게 설명해 줍니다."

Lercher는 추가적인 잠재적 응용 분야에 대해 다음과 같이 말했습니다. "이러한 이해는 생명공학이나 의료 응용 분야를 위해 더욱 효율적인 합성 박테리아를 설계하는 데에도 도움이 될 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250410160707.htm