100살까지 장수하고 종양이 없는 랍스터 유전자 The American lobster genome reveals insights on longevity, neural, and immune adaptations
| Abstract The American lobster, Homarus americanus, is integral to marine ecosystems and supports an important commercial fishery. This iconic species also serves as a valuable model for deciphering neural networks controlling rhythmic motor patterns and olfaction. Here, we report a high-quality draft assembly of the H. americanus genome with 25,284 predicted gene models. Analysis of the neural gene complement revealed extraordinary development of the chemosensory machinery, including a profound diversification of ligand-gated ion channels and secretory molecules. The discovery of a novel class of chimeric receptors coupling pattern recognition and neurotransmitter binding suggests a deep integration between the neural and immune systems. A robust repertoire of genes involved in innate immunity, genome stability, cell survival, chemical defense, and cuticle formation represents a diversity of defense mechanisms essential to thrive in the benthic marine environment. Together, these unique evolutionary adaptations contribute to the longevity and ecological success of this long-lived benthic predator. https://advances.sciencemag.org/content/7/26/eabe8290 |
랍스터가 장수하는 이유
Miracle under the sea
장수하고 종양이 없는 랍스터
랍스터는 무게로 따지면 20kg까지, 길이로는 1m까지 자라는 심해저에 사는 가장 큰 무척추동물이다. 100살까지 장수할 수 있다고 알려져 있을 뿐 아니라, 살아있는 동안 계속해서 성장하고 번식을 하기 때문에 노화가 거의 일어나지 않는 것으로 연구자들은 생각해왔다. 랍스터를 인간의 노화 연구를 위한 흥미로운 모델로 제시하는 대목이다. 특히 이들에게는 인간에게서 노화가 관계가 깊은 종양성 질환(Neoplastic disease)이 거의 발견되지 않는 것으로 알려져 있기도 하다. 이에 대해 연구자들은 랍스터의 유전체가 잘 손상되지 않기 때문일 것으로 추측해 오기도 했다.
이번 연구에서 연구진은 야생에서 잡힌 랍스터를 이용해 드노보 유전체 어셈블리를 완성했다. 이번 연구에서 랍스터 총 유전체가 처음으로 분석되었다는 의미다. 연구진은 갑각류의 유전체에는 같은 유전정보가 반복적으로 나타나는 구간이 많아 기술적으로 유전체 어셈블리를 만들기 어렵게 한다고 설명했다. 갑각류 중에서 유전체가 분석된 것은 7개 종뿐이라고 밝혔다.
랍스터 유전체는 안정성이 높아
먼저, 완성된 랍스터의 유전체를 연구진은 초파리와 같은 절지동물(arthropods)들의 유전정보와 비교 분석했다. 이를 통해, 랍스터에게서 절지동물들과 비교해 헤테로크로마틴의 형성이나 DNA 복구, 세포의 생존에 관여하는 유전자들이 놀라울 정도로 증대해있다는 것을 확인했다. 헤테로크로마틴은 DNA의 복구와 유전체 내에서 여기저기로 이동해 다니는 트랜스포존(transposon)의 활성을 억제하는 등의 일에 관여한다. 종합하면, 랍스터의 유전체는 그간 연구자들이 세운 가설과 같이 유전체의 안정성을 높이는 방식으로 진화했다는 것을 암시한다.
한편, 연구진은 랍스터 유전체에 감각 기능이나 운동 기능 등의 신경 관련 유전자들의 증대도 확인할 수 있었다고 덧붙였다. 특히, 다양한 정보 전달의 매개체 역할을 하는 이오노트로픽 글루타메이트형 수용체(ionotropic glutamate-type receptors)들의 다양성이 눈에 띄게 높았다고 보고했다. 어두운 심해 바닥에서 사는 동물인 만큼 후각과 같은 다양한 감각 정보를 생존에 적극적으로 이용하기 때문으로 연구진은 해석했다. 그리고 일부 수용체들이 면역력과 관련이 있음을 밝힌 이전의 논문들을 언급하며, 이것이 랍스터의 신경계가 면역계와 연관성을 가지고 있다는 의미일 수 있다고 가설을 내놓기도 했다. 마지막으로, 이들의 유전체를 통해 이들의 장수하는 특징과 심해저에 적응한 비결을 이해하는데 한 걸음 더 다가갔다고 연구진은 말한다.
한소정 객원기자 sojungapril8@gmail.com 동아사이언스
[전문]
http://dongascience.donga.com/news.php?idx=47637
Largest Maine Lobster
Weight: 51.5 lbs (23.36 kg)
Location: Maine, USA
Year Captured: 1926
Source: http://www.whoi.edu
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