유독 와편모조류 Alexandrium pacificum의 종내 독소생성 유전자(sxtA4)의 유전적 다양성이 마비성 패류독소 생산에 미치는 잠재적 영향

Abstract

와편모조류 Alexandrium속의 마비성 패류독소 생산 기작은 아직까지 수수께끼로 남아있는 부분이 많다. 특히, Alexandrium은 동일종이라 하더라도 배양주에 따라 독소 생성량에 차이가 있다고 알려져 있으나, 아직까지 그 원인에 대해 명확하게 밝혀진 바는 없다. 따라서 본 연구에서는 여러 A. pacificum 배양주(총 8개: 부산 다대포와 창원 구산방파제에서 분리)를 확보하여, 이들의 성장단계 및 환경조건에 따른 배양주 별 독소량을 비교 분석하였으며, 배양주 별 독소생성 차이의 원인을 찾기 위해, 마비성 패류독소를 합성하는 대표적인 유전자(sxtA4)의 유전적 다양성을 분석하였다. 먼저, High-performance liguid chromatography(HPLC)로 독소를 분석한 결과, 모든 배양주에서 공통적으로 유도기> 지수성장기> 정지기 순으로 세포당 독소함유량이 높게 나타났다. 환경조건(온도) 실험의 경우, A. pacificum은 성장에 호조건이 아닌 경우(온도, 15, 30℃)에 세포당 독소함유량이 상대적으로 높았다. 특히, 한 개의 배양주(LIMS-PS-2762)를 제외한 모든 배양주가 호조건(20℃) 대비 고온(30℃)에서 세포당 독소함유량이 평균 약 16배 높게 나타났다. 이러한 배양주 별 독소생성 차이를 이해하기 위해 sxtA4 유전자를 분석한 결과, 배양주 별로 확연한 차이를 나타냈을 뿐 아니라, 다수의 Single nucleotide polymorphisms(SNPs)구간이 탐지되었다. 보다 정확한 분석을 위해, 2개 배양주(KM2, KM5)를 대상으로 sxtA4 유전자 cloning 분석을 각각 20개씩 진행하였다. 그 결과, 각 배양주의 variable site (SNPs, Insertion/deletions)가 KM2 배양주는 109/714 base pairs (bp), KM5 배양주는 64/704 bp로 확인되었으며, 이들은 각각 16, 12개의 clade(60% cutoff)를 형성한다. 이는 동일종이라 할지라도 배양주에 따라 마비성 패류독소 합성 유전자의 유전적 다양성이 매우 높음을 의미한다. 그러나, 이러한 유전적 다양성이 배양주 별, 성장단계 별 독소 생성 차이를 유발하는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.