[¼ö»ýź¹¿ø ¿ì¼ö±â¼ú ¨ð] ¼ö°è ³²Á¶·ù ¹× ¹Ì»ý¹° ºÐ¼®¿ë DNA chip ±â¼ú / Çѱ¹»ý¸í°øÇבּ¸¿ø¡¤¢ßÀÌ¿£ÀÌƼ
DNA chip ±â¼ú, ³ìÁ¶ ¹ß»ý »çÀü¿¡ È¿À²Àû °¨½Ã
¼ö°è ³²Á¶·ù¡¤¹Ì»ý¹° ºÐ¼®¡¦ºü¸£°í Á¤·®ÀûÀ¸·Î °ËÃâ
°íÀ¯ DNA ¿°±â¼¿ Á¤º¸ ±â¹Ý¡¦ÇÁ·Îºê ¼³°èÇØ DNA chip¿¡ ÁýÀû
ÃÖ±Ù »ê¾÷ÀÇ ±Þ¼ÓÇÑ ¹ß´Þ°ú »ýÈ°¼öÁØÀÇ Çâ»óÀ¸·Î Çϼö¸¦ ÅëÇØ ¼ö°è¿¡ À¯ÀԵǴ ¿À¿°¹°ÁúÀÌ Áõ°¡ÇÏ°í ÀÖ´Ù. °ú´Ù ¹èÃâµÈ ¿À¿°¹°ÁúÀº ¿ì¼± ´ã¼ö·Î Èê·¯ µé¾î°¡¼ ¸¹Àº È£¼Ò°¡ ºÎ¿µ¾çÈ(Eutrophication) µÇ°í ÀÖ´Ù.
¶ÇÇÑ ±âÈĺ¯È·Î ÀÎÇÑ ¿©¸§Ã¶ÀÇ ÀÌ»ó °í¿Â, ÀϽÃÀûÀÎ °¡¹³, ³ôÀº ÀÏÁ¶·®ÀÌ ´õÇØÁ®¼, ºÎ¿µÈµÈ È£¼Ò³ª À¯¼ÓÀÌ ´À¸° °°ú °°Àº Á¤Ã¼µÈ ¹Î¹°¼ö°è¿¡¼ ³ìÁ¶(Algal bloom)Çö»óÀÌ ¿ì¸®³ª¶ó¿¡¼µµ ½É°¢ÇÑ È¯°æ¹®Á¦·Î ºÎ°¢µÇ°í ÀÖ´Ù.
³ìÁ¶°¡ ¹ß»ýÇÏ¸é °æ°üÀÇ ½É¹ÌÀû °¡Ä¡°¡ Ç϶ôÇÒ »Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó, Á¤¼öó¸® ºñ¿ëÀÇ Áõ°¡, ºÒÄèÇÑ ³¿»õÀÇ ¹ß»ý, Á¾ ´Ù¾ç¼ºÀÇ °¨¼Ò¿¡ ÀÇÇÑ »ýÅ°èÀÇ Æı«, ÀÌÈÄ »ç¸ê°úÁ¤¿¡¼ÀÇ »ê¼Ò°í°¥·Î ÀÎÇÑ ¾î·ùÀÇ Æó»ç, ³²Á¶·ù µ¶¼Ò¿¡ ÀÇÇÑ º¸°Ç»óÀÇ À§ÇØ µî ´Ù¾çÇÑ È¯°æ¹®Á¦¸¦ ÀÏÀ¸Å²´Ù.
µ¶¼º ³²Á¶·ù ºñÀ² Áõ°¡¡¦»ó¼ö¿ø À§Çù
ÀÌ·¯ÇÑ ³ìÁ¶ Çö»óÀÇ ÁÖµÈ ¿äÀÎ Áß Çϳª´Â ³²Á¶·ù(ÑüðÝ×¾, Blue-green algae)´Ù. ÀÌ ¹Ì»ý¹°Àº ½Ä¹°Ã¼¿Í µ¿ÀÏÇÑ ¹æ½ÄÀ¸·Î ±¤ÇÕ¼ºÀ» ¼öÇàÇÏ´Â ¿øÇÙ»ý¹°(ê«ú·ßæÚª, Procaryote), Áï ¼¼±Õ(Bacteria)ÀÇ ÀÏÁ¾ÀÌ´Ù.
³²Á¶·ù´Â Áö±¸»ó¿¡¼ ÀϾ´Â ±¤ÇÕ¼ºÀÇ ¾à 25%¸¦ Á¡À¯ÇÏ´Â Áß¿äÇÑ ÀÏÂ÷»ý»êÀÚ ¿ªÇÒÀ» ´ã´çÇÏ°í, ¿Âõ¿¡¼ºÎÅÍ ±ØÁö¹æ±îÁö ´Ù¾çÇÑ ¼ö°èȯ°æ¿¡ ÀûÀÀÇÏ¿© »ì¾Æ°¡°í ÀÖ´Â ¹Ì»ý¹°ÀÌ´Ù. ÇÏÁö¸¸ ¸¶ÀÌÅ©·Î½Ã½ºÆ¾(Microcystin)°ú °°Àº ³²Á¶·ù µ¶¼Ò¸¦ »ý»êÇÒ ¼ö ÀÖ¾î ¹®Á¦°¡ µÈ´Ù.
¿µ±¹, È£ÁÖ µî¿¡¼´Â ³²Á¶·ù°¡ ¹ß»ýÇÑ ¹°À» ¸¶½Å °¡ÃàµéÀÌ Æó»çÇÑ »ç·Ê°¡ ÀÖÀ¸¸ç, ºê¶óÁú¿¡¼´Â ³²Á¶·ù¿¡ ¿À¿°µÈ ¹°À» Ç÷¾×Åõ¼®¿¡ »ç¿ëÇϴ٠ȯÀÚ°¡ »ç¸ÁÇÑ »ç°Çµµ ÀÖ¾ú´Ù. ±¹³» ´ëºÎºÐÀÇ ´ëÇü¼ö¿øÁö¿¡¼ ÇöÀç±îÁö ³²Á¶·ù µ¶¼Ò´Â ¼¼°èº¸°Ç±â±¸(WHO)ÀÇ ±âÁØÀÎ 1§¶/LÀ» ÃÊ°úÇÑ »ç·Ê´Â ¾ø¾úÀ¸³ª, ¿©¸§Ã¶ ³²Á¶·ù°¡ Áõ½ÄÇÏ¸é¼ ³ìÁ¶°¡ ¹ß»ýÇÔ¿¡ µû¶ó ¿©¸§Ã¶ ÀϽÃÀûÀ¸·Î ÀÌ¿¡ ±ÙÁ¢Çϱ⵵ ÇÑ´Ù.
¶ÇÇÑ ³ìÁ¶¹ß»ý½Ã ¼öÇ¥¸é¿¡ ºÎÀ¯ÇÏ´Â ³²Á¶·ùÀÇ µ¢¾î¸®°¡ ¹Ù¶÷¿¡ ÀÇÇØ ±¹ÁöÀûÀ¸·Î ³óÃàµÉ ¼ö Àִµ¥, À̶§ ³²Á¶·ù µ¶¼ÒÀÇ ³óµµ°¡ ÀϽÃÀûÀ¸·Î »ó½ÂÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ÃÖ±Ù Áö±¸¿Â³È¿¡ µû¸¥ ¼ö¿Â »ó½ÂÀ¸·Î µ¶¼º ³²Á¶·ùÀÇ ºñÀ² Áõ°¡°¡ º¸°íµÇ°í ÀÖ¾î, »ó¼ö¿øÀÇ ¼ö°è ¾ÈÀü¼ºÀÌ ´õ¿í ½É°¢ÇÑ À§ÇùÀ» ¹ÞÀ» °ÍÀ¸·Î ¿¹»óµÈ´Ù.
DNA chip °³¹ß µ¿±â
ÀÌ·¯ÇÑ ³ìÁ¶ ¹× µ¶¼Ò ¹ß»ý¿¡ ´ëÇÏ¿© È¿°úÀûÀ¸·Î ´ëÀÀÇÏ°íÀÚ, ȯ°æºÎ¿¡¼´Â 1996³â ´ëûȣ¿¡¼ÀÇ ½Ã¹ü½Ç½Ã¸¦ ½ÃÀÛÀ¸·Î 2007³â¿¡´Â 17°³ È£¼ö·Î±îÁö È®´ëÇÏ¿© Á¶·ù°æº¸Á¦¸¦ ½Ç½ÃÇÏ°í ÀÖ´Ù. Á¶·ù°æº¸Á¦´Â ³²Á¶·ùÀÇ ¼¼Æ÷¼ö¿Í ¿±·Ï¼ÒÀÇ ³óµµ¸¦ ±âÁØÀ¸·Î ÁÖÀǺ¸, °æº¸, ´ë¹ß»ýÀÇ 3´Ü°è·Î ¹ß·ÉÇϸç, °¢ ¼öÀÚ¿ø °ü¸® ´ã´ç±â°ü°ú ÁöÀÚü´Â ¹ß·É ´Ü°è¿¡ ¸ÂÃß¾î ´ëÀÀÁ¶Ä¡¸¦ ÃëÇÑ´Ù.
±×·¯³ª ³²Á¶·ù ¼¼Æ÷¸¦ Çö¹Ì°æÀ¸·Î µ¿Á¤, °è¼öÇÏ´Â °ÍÀº ¼÷·ÃµÈ Àü°øÀÚ¿¡°Ôµµ ±î´Ù·Ó°í ½Ã°£ÀÌ ¸¹ÀÌ ¼Ò¿äµÇ´Â °úÁ¤ÀÌ´Ù. ƯÈ÷ ±¹³»¿¡¼ ÁÖ·Î ¹ß°ßµÇ´Â ³²Á¶·ù´Â ¼öõ °³ÀÇ ¼¼Æ÷°¡ ±ºÃ¼¸¦ ÀÌ·ç°Å³ª (Microcystis), ¿°ÁÖ¾Ë ¶Ç´Â ȯÇüµ¿¹°ÀÇ Ã¼Àý°ú À¯»çÇÑ ÇüÅÂÀÇ Çʶó¸àÆ®¸¦ Çü¼ºÇϱ⠶§¹®¿¡ (Anabaena, Oscillatoria), °è¼ö°¡ ¸Å¿ì ¾î·Á¿ï »Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó ¾ö¹ÐÇÑ Á¤È®µµ¸¦ ±â´ëÇϱ⠾î·Á¿î ½ÇÁ¤ÀÌ´Ù.
À§¿Í °°Àº ¹®Á¦Á¡µéÀ» ÇØ°áÇϱâ À§Çؼ, º» ¿¬±¸¿¡¼´Â Á¶·ù°æº¸Á¦¿¡¼ °¨½ÃÇÏ´Â À§Çؼº ³²Á¶·ù 5Á¾(Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Phormidium, Aphanizomenon) ¿Ü Nostoc±îÁö ºü¸£°í Á¤·®ÀûÀ¸·Î °ËÃâÇϱâ À§ÇÑ DNA chipÀ» °³¹ßÇß´Ù.
DNA chipÀÇ °³¿ä
DNA chip ±â¼úÀÇ ±âº» ¿ø¸®´Â ¹Ì»ý¹°ÀÌ Àڱ⺹Á¦¸¦ Çϱâ À§ÇØ º¸À¯ÇÏ°í ÀÖ´Â °íÀ¯ÀÇ DNA ¿°±â¼¿ Á¤º¸¿¡ ±â¹ÝÇÑ´Ù. Á¶·ù°æº¸Á¦¿¡¼ °¨½ÃÇÏ´Â Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Phormidium, Aphanizomenon Á¾ °íÀ¯ÀÇ À¯ÀüÁ¤º¸¸¦ ¼±ÅÃÇÏ°í, ÀÌ À¯ÀüÁ¤º¸¿¡ »óº¸ÀûÀÎ ÇÁ·Îºê(probe)¸¦ ¼³°èÇؼ, ÇÁ·Îºê¸¦ DNA chip¿¡ ÁýÀûÇÑ´Ù.
µû¶ó¼ DNA chip Á¦ÀÛ¿¡¼ °¡Àå ¸ÕÀú ¼öÇàµÇ´Â Á¡Àº °¢ ¸ñÇ¥ ¹Ì»ý¹°ÀÇ ´Ù¾çÇÑ À¯ÀüÁ¤º¸ Áß¿¡¼ ¹ÙÀÌ¿À¸¶Ä¿·Î »ç¿ëÇÒ À¯ÀüÁ¤º¸¸¦ °áÁ¤ÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù. ³ìÁ¶¸¦ À¯¹ßÇÏ´Â ³²Á¶·ùÀÇ °æ¿ì, ´Ù¾çÇÑ ¼±Ç࿬±¸¸¦ ÅëÇØ mcyE, cpcBA, ITS, rbcS, rbcX, nifD¿Í °°Àº À¯ÀüÀÚ°¡ ¹ÙÀÌ¿À¸¶Ä¿·Î »ç¿ëµÇ´Â °ÍÀÌ È¿°úÀûÀ̶ó°í º¸°íµÇ¾î À̵é À¯ÀüÁ¤º¸¸¦ ±â¹ÝÀ¸·Î ¸ñÇ¥ ³²Á¶·ù¸¦ ƯÀÌÀûÀ¸·Î °ËÃâÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ÇÁ·Îºê¸¦ Á¦ÀÛÇß´Ù.
¿¹¸¦ µé¾î, Á¶·ù°æº¸Á¦ÀÇ ³²Á¶·ù Ç׸ñ Áß ÇϳªÀÎ AphanizomenonÀÇ °ËÃâ¿ë ÇÁ·ÎºêÀÇ ¼³°è´Â ¸ÕÀú NCBI µ¥ÀÌÅͺ£À̽º¿¡¼ Aphanizomenon °ü·Ã À¯ÀüÀÚ Á¤º¸¸¦ °Ë»öÇÏ¿© ÃÑ 360°³ÀÇ À¯ÀüÁ¤º¸¸¦ È®º¸Çß´Ù.
ÀÌ À¯ÀüÁ¤º¸¸¦ ´Ù½Ã »ìÆ캸¸é ¡â160°³ÀÇ 16S rRNA À¯ÀüÀÚ Á¤º¸ ¡â117°³ÀÇ ³²Á¶·ù »ö¼ÒÀÎ phycocyanin¿¡ °ü·ÃµÈ cpc À¯ÀüÀÚ Á¤º¸ ¡â42°³ÀÇ Polyketide Synthetase¿¡ °ü·ÃµÈ sxt À¯ÀüÀÚ Á¤º¸ ¡â11°³ÀÇ RNA polymerase¿¡ °ü·ÃµÈ rpo À¯ÀüÀÚ Á¤º¸ ¡â10°³ÀÇ Ammonia Monooxygenase¿¡ °ü·ÃµÈ amo À¯ÀüÀÚ Á¤º¸ µîÀ̾ú´Ù. ÀÌ ¿°±â¼¿µéÀº »ý¹°Á¤º¸ÇÐ ÇÁ·Î±×·¥À» »ç¿ëÇØ Aphanizomenon ƯÀÌÀûÀÎ ÇÁ·Îºê ºÎÀ§¸¦ °áÁ¤ÇÏ°í ÇÁ·Îºê¸¦ Á¦ÀÛÇß´Ù.
ÀÌÈÄ À¯»çÇÑ ¹æ¹ýÀ¸·Î Á¶·ù°æº¸Á¦¿¡¼ °¨½ÃÇÏ´Â Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Phormidium, Aphanizomenon Á¾À» °ËÃâÇϱâ À§ÇÑ ÇÁ·Îºê¸¦ ¼³°èÇßÀ¸¸ç °¢°¢ÀÇ ÇÁ·Îºê´Â 10°³¾¿ ÀÌ»óÀÇ ¹Ýº¹¼ö·Î DNA chip À§¿¡ ÁýÀûÇß´Ù.
DNA chipÀÇ Æò°¡
°¢ ³²Á¶·ùÀÇ Ç¥ÁرÕÁÖ¸¦ ¹è¾çÇÏ°í À̸¦ ÀÌ¿ëÇØ Á¦ÀÛµÈ DNA chipÀÇ ¼º´ÉÀ» Æò°¡Çß´Ù. °á°ú·Î Á¦ÀÛµÈ DNA chipÀº ³²Á¶·ù Microcystis¸¦ ´Ù¸¥ ¹Ì»ý¹°¿¡ ºñÇØ ¾à 1õ¹è ÀÌ»ó ƯÀÌÀûÀ¸·Î °ËÃâÇÒ ¼ö ÀÖ°í, 104¡106cells/mL ³óµµ±¸°£¿¡¼ MicrocystisÀÇ ³óµµ°¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó DNA chipÀÇ ½ÅÈ£°ªµµ ºñ·ÊÀûÀ¸·Î Áõ°¡ÇÏ´Â ¾çÀÇ »ó°ü°ü°è(R2>0.95)¸¦ º¸¿©, °³¹ßµÈ DNA chipÀ» ÀÌ¿ëÇØ Microcystis¸¦ ƯÀÌÀûÀ¸·Î 104¡106 cells/mL ¹üÀ§ ³»¿¡¼ Á¤·®ºÐ¼®ÀÌ °¡´ÉÇß´Ù.
¶ÇÇÑ, ³²Á¶·ù AnabaenaÀÇ °æ¿ì ´Ù¸¥ ¹Ì»ý¹°¿¡ ºñÇØ 1õ¹è ÀÌ»ó ƯÀÌÀûÀ¸·Î °ËÃâÇÒ ¼ö ÀÖ¾úÀ¸¸ç, 103¡106cells/mL ³óµµ±¸°£¿¡¼ AnabaenaÀÇ ³óµµ°¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó DNA chipÀÇ ½ÅÈ£°ªµµ ºñ·ÊÀûÀ¸·Î Áõ°¡ÇÏ´Â ¾çÀÇ »ó°ü°ü°è(R2>0.95)¸¦ º¸¿©, °³¹ßµÈ DNA chipÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© Anabaena¸¦ 103¡106cells/mL ¹üÀ§¿¡¼ Á¤·®ºÐ¼®ÀÌ °¡´ÉÇß´Ù. °³¹ßµÈ DNA chipÀº ±× ¿Ü ³²Á¶·ù Oscillatoria, Phormidium, Aphanizomenon¸¦ ƯÀÌÀû¡¤Á¤·®ÀûÀ¸·Î °ËÃâÇß´Ù.
DNA chip ±â¼úÀÇ Á߿伺
³ìÁ¶ÀÇ ¾ïÁ¦¿Í Á¦°Å ¹× ³ìÁ¶ ¹ß»ý ½Ã Á¤¼öó¸® ºñ¿ë µî ¸¹Àº ¿¹»êÀÌ ¼Ò¸ðµÉ ¼ö Àִµ¥, µ¶¼ÒÀÇ ÇÔ·®ÀÌ ´Ã¾î³¯ °æ¿ì ÀÌ·¯ÇÑ ºñ¿ëÀº ´õ¿í Áõ°¡ ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. µû¶ó¼ ÇâÈÄ¿¡ ³²Á¶·ù µ¶¼Ò¿¡ ÀÇÇÑ ¹°Àû ÇÇÇØ°¡ ¹ß»ýÇÏ¿©, ÀÌ¿¡ µû¸£´Â °æÁ¦Àû ¼Õ½Ç ¹× ¼öÀÚ¿ø¿¡ ´ëÇÑ ºÒ¾È°¨ÀÌ »ý±â±â Àü¿¡ ³ìÁ¶¿¡ ´ëÇÑ ¸ð´ÏÅ͸µÀ¸·Î À̸¦ ´ëºñÇÏ´Â °ÍÀÌ Áß¿äÇÏ´Ù.
ÀÌ·¯ÇÑ °üÁ¡¿¡¼ º» DNA chip ±â¼úÀº ³ìÁ¶ ¹ß»ýÀ» »çÀü¿¡ È¿À²ÀûÀ¸·Î °¨½ÃÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ±â¼úÀÌ´Ù. ȯ°æ ±×¸®°í °Ç°¿¡ ´ëÇÑ °ü½É°ú Á߿伺ÀÌ Á¡Á¡ Áõ´ëµÇ°í ÀÖ´Â ½ÃÁ¡¿¡¼ º» ±â¼úÀº ȯ°æ¡¤º¸°Ç¡¤°æÁ¦ÀûÀ¸·Î Å« ÀÇÀǸ¦ °®´Â´Ù°í »ç·áµÈ´Ù.
¡Ø º» ¿¬±¸´Â ȯ°æºÎ¿Í Çѱ¹È¯°æ»ê¾÷±â¼ú¿ø¿¡¼ ¿¬±¸ºñ¸¦ Áö¿ø ¹ÞÀº ¡®Eco-STAR project(¼ö»ýź¹¿ø»ç¾÷´Ü)ÀÇ ¿¬±¸°úÁ¦·Î ¼öÇàµÈ °á°ú·Î½á ÀÌ¿¡ °¨»çµå¸³´Ï´Ù.