극강 동물 ‘물곰’ 유전자 분석

동형진화 단백질 TDPs 생성해 물 없이 생존

http://www.sciencetimes.co.kr/?p=162166&cat=131&post_type=news

유전자를 통해 TDPs란 이름의 특이한 단백질이 생성되고, 

이 유전자를 통해 이종 분자 간의 동형 진화가 일어나는 것으로 확인되고 있다.

현존하는 세계 최강의 동물은 사자가 아니라 ‘물곰(water bear)‘이다. 

느리게 걷고 있는 새끼 돼지 같은 모습을 하고 있다고 해서 

’완보동물(tardigrade)‘, ’새끼돼지(piglet)’ 등의 별명을 갖고 있는 

이 작은 동물은 크기가 0.1~1mm 정도에 불과하다.

그러나 갖출 것은 다 갖추고 있다.

몸은 짧고 뭉툭하며 원통형이고 몸마디의 배 쪽에는 

사마귀 같은 모양의 다리가 4쌍 달려 있는데 

그 끝에 4∼8개의 발톱이 달려 있다. 

4쌍의 다리로 움직이는 모습이 마치 새끼 곰이나 새끼 돼지를 연상하게 한다.

암수의 형태적인 차이는 뚜렷하지 않다. 

약 400여종 이상이 전 세계에 걸쳐 분포돼 있는 것으로 확인되고 있다. 

귀여운 모습이지만 생존 능력은 최강이다. 

영하 273℃, 영상 151℃에서도 생존할 수 있다.

이런 놀라운 능력이 가능한 것은 트레할로오스(trehalose)란 당분 때문이다.

지의류와 곤충의 혈액에서 발견되는 이당류를 말하는데 

세포막을 보호하여 수분 증발을 방지한다. 

그 안에서 움직임을 멈추는 것을 탈수가사상태(anhydrobiosis)라고 하는데 

동물플랑크톤인 브라인 슈림프, 꼬마 선충도 이 방식을 활용한다.

생성되고 있는 단백질의 이름은?

본질적으로 무질서하다는 뜻이 담겨 있는

‘TDPs(tardigrade-specific intrinsically disordered proteins)’란 이름이 붙여졌다.

‘물곰’의 이런 변신 과정을 동형진화(convergent evolution) 사례로 보았다.

계통적으로 다른 조상에서 유래한 생물 간에, 또는 분자 간에 변신이 

이루어지는 것을 말한다. 새의 깃이나 곤충의 날개처럼 종이 다르더라도

외견상 유사한 구조로 발달하는 과정을 말한다.

분자 수준에서 동형진화의 사례는 매우 드물다.

“그러나 ‘물곰’에게서 발견되는 TDPs는 두 가지 유형의 분자가 

전혀 다른 상태로 변화했다가 다시 원 상태로 환원하는 

매우 특이한 동형진화의 과정을 생생하게 보여주고 있다”고 교수는 설명했다.

TDPs의 구조 역시 매우 흥미롭다. 일반적으로 단백질은 

아미노산(amino acid)의 3D 체인의 모습을 지니고 있는데 

TDPs의 경우 질서정연하게 구성된 기존 단백질과는 달리?

매우 무질서한 모습을 지니고 있다.

교수는 이런 무질서한 모습으로 세포 내에서 어떻게 그런 놀라운 일을 

수행하고 있는지 연구 대상이라고 말했다. 

“건조 상태가 시작되면서 TDPs 역시 활동을 시작하는데 

이를 유리화작용(vitrification)으로 이해하고 있다”고 말했다.

융해된 액체를 냉각하면 일정한 온도에서 응고하여 결정체가 되지만 

어떤 종류의 물질은 냉각해도 응고되거나 결정화하지 않고, 

굳은 고형물이 되는 과정을 말한다. TDPs 역시,

건조상태에서 이런 유리화현상이 일어나고 있다는 설명이다.

더 보기

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진짜 최강이네?

완보동물(Tardigrade) 

https://ko.wikipedia.org/wiki/완보동물 (한글)

https://en.wikipedia.org/wiki/Tardigrade (영문)