2010년 12월 03일
NASA 발표에 낚이신 분들께: Science 논문 요약.
발표자 중 Felisa Wolfe-Simpson 박사를 제일저자 및 책임저자로 하는 논문이 Science지에 발표되었습니다. Science지가 엠바고를 깼다는 말이 있는데 그렇다기 보다는 NASA와 Science 지가 발표 타이밍을 놓고 협의를 한 후 협의대로 일을 진행시킨 것이겠죠. 나사 기자회견 안내문에 부서장 밑에 이름이 나온 Felisa Wolfe-Simpson 박사 가 발표예정 업적에 가장 중요한 일을 했을 것이라 보고 박사의 발표논문을 잠깐 분석해서 예측해 보았는데 예측이 맞아서 다행입니다. 틀렸으면 저도 이글루스 제현 들을 낚을 뻔 했네요.
논문 내용을 말씀드리면. 연구진은 동부 캘리포니아에 있는 모노 호수의 호수 물에 비소가 고농도로 존재하고 있는 것에 주목하고, 호수 밑바닥의 침전물을 채취해서 호수 밑바닥과 비슷한 환경을 인공적으로 재현한 후 미생물 배양을 시도하였습니다. 배양조건 중 가장 중요한 것은 배양액에 최대한 인 (Phosphorus)이 없도록 하고 그 대신 비소를 다양한 농도로 첨가하여 배양을 시작하고, 한 배양액에 미생물이 자라면 그 배양액의 일부를 채취하여 새로운 배양액에다시 배양하면서 침전물에 남아있는 인 성분이 계속 희석되어 없어지게한 후, 이러한 조건에도 살아남은 미생물을 인이 완전히 존재하지 않는 조건에서 계속 배양하는 데 성공하여 비소를 인대신 사용하는 새로운 미생물 (GFAJ-1)을 발견하는데 성공했습니다. (배양의 최종조건은 40mM AsO4, 10mM Glucose, 0mM PO4 입니다.)
이 미생물을 배양해본 결과 비소와 인 둘다 이용하는 능력이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그림1.에서 하얀세모는 비소,인이 없는 (-As/-P) 배양액에서의 GFAJ-1 의 성장이고, 검은 네모는 비소는 있고 인은 없는 (+As/-P) 배양액, 검은 동그라미는 비소는 없고 인은있는 (-As/+P) 배양액에서의 GFAJ-1의 성장 곡선인데 비소나 인 하나만 있는 환경에서 잘 자람을 알 수 있습니다.
<그림 1. GFAJ-1의 생장곡선 >
다음으로 비소가 세균을 구성하는 단백질, 세포막지질, DNA 등에 실제 구성요소로 존재하는지 조사하기위한 실험을 하기위해 비소의 방사성동위원소 (75As)를 (+As/-P) 및 (-As/+P) 배양액에 섞어 넣고 GFAJ-1을 키운후 조사하여 보았는데, 단백질, 세포막지질, DNA에 모두 75As 가 검출 되었고, 그림 2 A에서 보듯이 세균의 genome DNA를 전기영동으로 분리하여 조사한 결과 +As/-P 환경에서 자란 세균 DNA에 75As가 더 많이 검출된다는 사실을 확인 하였습니다. (12C-이온에 대한 75As- 이온의 비율로 확인. 그림의 수치를 비교하세요.) 그리고 세균 전체에서도 비소의 분포를 확인 하였고요. (그림 2 B,C, 색이 노란색/붉은색일수록 75As- 이온이 더 많이 분포)
<그림 2 GFAJ-1 세포 내 비소 분포 분석>
다음은 X-ray 실험인데 Synchrotron에서 얻어낸 전자 빔을 GFAJ-1 세포에 쬐어 얻어낸 GFAJ-1 세포내 비소원자와 산소. 그리고 비소원자와 탄소원자 사이의 거리가 ATP, Acetyl-CoA, DNA 등 중요한 생체분자 내에서의 인과 산소, 인과 탄소원자간 거리와 유사하여 GFA-J 세포 내에서 비소가 인 대신 이러한 생체분자를 구성하는 중요원소일 것이다고 예측하며 논문을 끝맺습니다.
추가실험으로 뒷받침이 되어야 겠지만 이 논문의 주장이 확실하다면 생물학에 새로운 화두를 던지는 노벨상급 연구결과임이 확실합니다. 생물체의 구성원소에 새로운 원소를 등장시킨 연구 이니까요.
참고 문헌 : Wolfe-Simon et al. A Baterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus. Science 2010.
논문 내용을 말씀드리면. 연구진은 동부 캘리포니아에 있는 모노 호수의 호수 물에 비소가 고농도로 존재하고 있는 것에 주목하고, 호수 밑바닥의 침전물을 채취해서 호수 밑바닥과 비슷한 환경을 인공적으로 재현한 후 미생물 배양을 시도하였습니다. 배양조건 중 가장 중요한 것은 배양액에 최대한 인 (Phosphorus)이 없도록 하고 그 대신 비소를 다양한 농도로 첨가하여 배양을 시작하고, 한 배양액에 미생물이 자라면 그 배양액의 일부를 채취하여 새로운 배양액에다시 배양하면서 침전물에 남아있는 인 성분이 계속 희석되어 없어지게한 후, 이러한 조건에도 살아남은 미생물을 인이 완전히 존재하지 않는 조건에서 계속 배양하는 데 성공하여 비소를 인대신 사용하는 새로운 미생물 (GFAJ-1)을 발견하는데 성공했습니다. (배양의 최종조건은 40mM AsO4, 10mM Glucose, 0mM PO4 입니다.)
이 미생물을 배양해본 결과 비소와 인 둘다 이용하는 능력이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그림1.에서 하얀세모는 비소,인이 없는 (-As/-P) 배양액에서의 GFAJ-1 의 성장이고, 검은 네모는 비소는 있고 인은 없는 (+As/-P) 배양액, 검은 동그라미는 비소는 없고 인은있는 (-As/+P) 배양액에서의 GFAJ-1의 성장 곡선인데 비소나 인 하나만 있는 환경에서 잘 자람을 알 수 있습니다.
다음으로 비소가 세균을 구성하는 단백질, 세포막지질, DNA 등에 실제 구성요소로 존재하는지 조사하기위한 실험을 하기위해 비소의 방사성동위원소 (75As)를 (+As/-P) 및 (-As/+P) 배양액에 섞어 넣고 GFAJ-1을 키운후 조사하여 보았는데, 단백질, 세포막지질, DNA에 모두 75As 가 검출 되었고, 그림 2 A에서 보듯이 세균의 genome DNA를 전기영동으로 분리하여 조사한 결과 +As/-P 환경에서 자란 세균 DNA에 75As가 더 많이 검출된다는 사실을 확인 하였습니다. (12C-이온에 대한 75As- 이온의 비율로 확인. 그림의 수치를 비교하세요.) 그리고 세균 전체에서도 비소의 분포를 확인 하였고요. (그림 2 B,C, 색이 노란색/붉은색일수록 75As- 이온이 더 많이 분포)
다음은 X-ray 실험인데 Synchrotron에서 얻어낸 전자 빔을 GFAJ-1 세포에 쬐어 얻어낸 GFAJ-1 세포내 비소원자와 산소. 그리고 비소원자와 탄소원자 사이의 거리가 ATP, Acetyl-CoA, DNA 등 중요한 생체분자 내에서의 인과 산소, 인과 탄소원자간 거리와 유사하여 GFA-J 세포 내에서 비소가 인 대신 이러한 생체분자를 구성하는 중요원소일 것이다고 예측하며 논문을 끝맺습니다.
추가실험으로 뒷받침이 되어야 겠지만 이 논문의 주장이 확실하다면 생물학에 새로운 화두를 던지는 노벨상급 연구결과임이 확실합니다. 생물체의 구성원소에 새로운 원소를 등장시킨 연구 이니까요.
참고 문헌 : Wolfe-Simon et al. A Baterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus. Science 2010.
# by | 2010/12/03 12:12 | 트랙백 | 덧글(5)
