초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
유전체 염기서열 변이로부터 생물의 적응진화 흔적을 검출하는 새로운 이론과 생물정보학적 방법론을 개발하고, 그 밖의 최신 진화유전학 이론에 미생물학, 생태학, 계통유전체학 실험 연구를 결합한 공동 연구를 통해 실제 원핵생물, 곤충, 연체동물이 경험한 적응진화의 기작을 규명한다. 상보적 대사산물을 생산하는 복수 미생물들의 공진화 적응과정을 분석하고, 급격한 서식지 환경 변화에 의한 매미와 댕가리의 적응진화 및 인구구조 변동을 재구성하며, 서식지 이동에 따른 염분 농도 변화에 적응하여 연체동물이 어떠한 유전

□ 연구의 목적 및 내용
유전체 염기서열 변이로부터 생물의 적응진화 흔적을 검출하는 새로운 이론과 생물정보학적 방법론을 개발하고, 그 밖의 최신 진화유전학 이론에 미생물학, 생태학, 계통유전체학 실험 연구를 결합한 공동 연구를 통해 실제 원핵생물, 곤충, 연체동물이 경험한 적응진화의 기작을 규명한다. 상보적 대사산물을 생산하는 복수 미생물들의 공진화 적응과정을 분석하고, 급격한 서식지 환경 변화에 의한 매미와 댕가리의 적응진화 및 인구구조 변동을 재구성하며, 서식지 이동에 따른 염분 농도 변화에 적응하여 연체동물이 어떠한 유전체 구조 변화를 겪으며 진화하였는지 밝힌다.

□ 연구개발성과
이로운 돌연변이가 자연선택에 의해 집단 내에 확산되어 고정되는 과정인 선택일소 (selective sweep)의 흔적을 유전체 변이 데이터로부터 검출하는 수리적 이론을 발전시켰으며, 이것을 아프리카 초파리 집단에 적용하여 불완전 선택일소의 형태로 검출하였다. 그 결과 집단유전학의 고전이론과 차이나는 빈도-반비례 선택과 soft sweep이 빈번히 일어났음을 밝혀내었다. 또한 변동하는 환경에서의 적응적 변이의 유지 기작인 스토리지 효과를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였다.
39번 이상 계대배양한 미생물 공진화 실험에서 E. coli의 숙신산 생산량이 월등히 향상되는 급속 진화가 일어났음을 유전체 변이 분석으로 확인하였고, 돌연변이의 인위적 재구성 실험으로 대사과정 공진화와 관련하여 중대한 변이를 획득한 7개의 유전자를 발견하였다.
도시지역의 열섬현상에 의해 말매미와 참매미의 밀도가 높아졌음을 규명하였으며 열섬현상에 노출된 참매미의 열 적응도가 더 높다는 것을 밝히고, 전사체 분석을 하여 열 적응과 관련된 유전자 발현의 집단간 차이를 확인하였다. 또한 참매미의 집단유전학적 구조를 분석하여 생활주기에 대한 기본정보를 획득하였다.
해수 염도 변화에 따라 갯고둥 댕가리의 행동 반응과 유전체 발현에 차이가 남을 발견하였고, 또한 서식지의 차이도 전사체 발현에 큰 차이를 가져옴을 밝혔다.
담수재첩의 유전체 초안을 완성하고 homology-gene prediction 및 annotation을 수행하고 종간 조직별 비교전사체 분석을 완료하였다.이를 통해 해수로부터 기수환경, 육상으로의 복족류 적응진화 모델 예측하였다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
본 연구에서 얻어진 적응진화의 유전체 분석 이론과 방법론은 다른 유전체학 연구자들이 쉽게 이용할 수 있는 도구로 개발·배포될 것이다. 미생물 대사 공진화 연구는 산업적으로 유용한 미생물들을 단독으로 배양할 수 없을 때 조합배양 균주로 구성해 배양해 낼 수 있는 방법을 정립하여 바이오리파이너리에 적용하는데 크게 기여할 것이다. 매미 열섬 적응 연구는 기후변화에 따른 생태계 변화를 살피는 최적의 모델 시스템으로 이용될 것이다. 집단유전체 변이 연구는 서식지 변동에 따른 해양연체동물의 거시 및 미시적 적응진화과정의 재구성을 가능케하며, 과거 해양생물 전반 특히 한반도를 포함한 동아시아 해양연체동물의 진화역사를 이해하는 데 중요한 모델연구가 될 것이다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 가. 적응진화의 선택일소에 따른 검출과 적응 변이 유지 기작의 이론적 분석 ... 8
• 나. 플랫폼 유기산발효 급속공생진화 연구 ... 13
• 다. 대도시 매미의 대발생에 대한 원인 연구 ... 15
• 라. 갯고둥 댕가리의 해수 염분 환경 스트레스에 대한 적응 진화 연구 ... 21
• 마. 비교유전체 분석을 이용한 해양연체동물의 담수 환경으로의 적응진화 규명 ... 25
• 바. 대표적 연구성과 ... 34
• 사. 공동연구 수행실적 및 성과 ... 36
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 40
• 가. 목표 ... 40
• 나. 목표 달성여부 ... 41
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 46
• 가. 적응진화의 선택일소에 따른 검출과 적응 변이 유지 기작의 이론적 분석 ... 46
• 나. 플랫폼 유기산발효 급속공생진화 연구 ... 46
• 다. 대도시 매미의 대발생에 대한 원인 연구 ... 48
• 라. 갯고둥 댕가리의 해수 염분 환경 스트레스에 대한 적응 진화 연구 ... 48
• 마. 비교유전체 분석을 이용한 해양연체동물의 담수 환경으로의 적응진화 규명 ... 48
• 참고문헌 ... 49
• 끝페이지 ... 50