전남대학교 미디어포털

전남대학교(총장 이근배)는 생명과학기술학부 박춘구 교수 연구팀이 독성 어류인 미역치(Paracentropogon rubripinnis)의 유전체를 세계 최초로 해독하고, 독을 만드는 조직에서만 발현되는 독소 유전자를 규명했다고 8일 밝혔다.

이번 연구는 박춘구 교수 연구팀 내 이성권 박사 (현 전남대학교병원 의생명연구원 연구교수)가 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 네이처(Nature) 자매지인 국제학술지 ‘사이언티픽 데이터(Scientific Data, Impact Factor 7.2)’에 10월 8일자로 온라인 게재됐다. (논문명: Draft genome assembly and multi-tissue tranx-scriptome of the venomous redfin waspfish Paracentropogon rubripinnis)

미역치는 남해안 연안에 서식하는 미역치과(Tetrarogidae) 어류로, 등지느러미 가시에 독샘을 지닌다. 어류 독소 단백질은 신약 후보 물질의 원천으로 주목받고 있으나, 미역치과 어류의 유전체 정보는 전 세계적으로도 지금까지 확보되지 않았다. 이번 연구는 이 과(科)에서 보고된 첫 유전체 자원이라는 점에서 큰 의의를 지닌다.

연구팀은 팩바이오(PacBio) 롱리드 시퀀싱과 일루미나(Illumina) 짧은 단편 시퀀싱을 결합해 약 9억 2천만 염기쌍(919.8 Mb) 규모의 유전체를 조립하고 3만 6,228개의 단백질 암호화 유전자를 찾아냈다. 유전체 완성도를 나타내는 BUSCO 지표는 척추동물 유전자 기준 97.1%로 높은 완성도를 보였다.

특히 뇌·눈·아가미·장·신장·간·근육과 독을 만드는 등지느러미 가시 등 8개 조직의 전사체를 함께 분석해, 독소와 유사한 900개 유전자 가운데 92개의 고신뢰 독소 후보 유전자를 선별하고, 이 중 19개가 독샘 조직에서만 특이적으로 발현됨을 확인했다. 이들 유전자는 어류 독소로 알려진 나텍틴(nattectin)과 스토누스톡신(stonustoxin)·네오베루코톡신(neoverrucotoxin) 계열로, 유전체의 두 영역에 무리를 지어(cluster) 존재했다. 연구팀은 두 클러스터가 스톤피시(Synanceia verrucosa) 유전체에서도 같은 위치에 보존돼 있음을 밝혀, 독소 유전자가 유전자 중복(gene duplication)을 통해 진화해 왔음을 뒷받침했다(그림 1).

연구팀은 유전체·전사체 데이터와 독소 유전자 목록, 16종 어류 계통유전체 분석 자료를 공공 데이터베이스(NCBI)에 모두 공개해 누구나 재사용할 수 있도록 했다(그림 2). 이 멀티오믹스 데이터는 연구팀이 자체 개발 중인 딥러닝 기반 독소 단백질 예측 모델(NeoToxPred)의 정밀한 학습 및 성능 검증을 위한 핵심 데이터로 활발히 활용되고 있다.

박춘구 교수는 “이번 연구는 독성 어류의 유전체와 조직별 발현 정보를 함께 제공한 첫 사례로, 멀티오믹스 기반 AI 분석을 통해 독소 단백질의 구조와 기능을 예측하고 새로운 의약 후보 물질을 발굴하는 연구의 출발점이 될 것”이라며 “향후 독소 유전자의 진화와 독성 기전 연구, 그리고 이를 바탕으로 한 신약 후보 발굴로 연구 영역을 지곡해서 확장할 계획”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 해양수산부·해양수산과학기술진흥원(KIMST)이 지원하는 『해양생물독 생산 및 기능성 활용 기술개발 사업』, 과학기술정보통신부·한국연구재단(NRF)이 지원하는 『바이오파운드리기반기술개발사업』 , 교육부·한국연구재단 G-램프(LAMP) 사업 (No. RS-2024-00442775), 그리고 보건복지부·보건사업진흥원(KDHI)의 지역의료연구역량강화사업 (No. RS-2025-24536036)의 지원을 받아 수행됐다.