미생물 로돕신(microbial rhodopsin)은 광활성 이온채널 혹은 센서로서 기능하며 빛을 받으면 레티날(retinal)과 결합하여 이온을 막 내외로 수송하는 단백질로, 해양 환경 특히 해수 표면에 서식하는 대다수의 미생물이 보유하고 있다. NGS 기술의 발달로 많은 종류의 미생물로돕신의 존재가 보고되기 시작하였고. 그 중 대표적인 경우가 이온수송에 중요한 역할을 하는 활성화 부위의 아미노산 서열이 NDQ로 보존된 세균의 소듐이온펌프 로돕신과, NTQ 모티프를 가진 염소이온펌프 로돕신이다. 기능은 다르지만 구조적 유사도가 높은 두 로돕신에서 3개의 방향족 아미노산이 겹쳐진 모양의 ‘3 오메가(Ω) 모티프’로 특징되는 공통적인 구조가 발견되었고, 이 독특한 구조는 양성자이온펌프 중 잔토로돕신(xanthorhodopsin), 액티노로돕신(actinorhodopsin) 계열에서도 발견되었다. 이 ‘3 오메가 모티프’를 공유하는 로돕신들은 타 로돕신 그룹과 비교했을 때 계통학적으로도 가까운 진화적 연관관계를 형성하나, 독특하게도 각기 서로 다른 이온을 수송하는 기능적 다양성을 보여주고 있어 로돕신 그룹의 분화 진화과정에서 해당 모티프의 역할 규명이 기대되는 바이다. 본 리뷰 논문에서는 이 ‘3 오메가 모티프’를 공유한 로돕신들을 오메가로돕신 그룹으로서 제안하였고, 이 로돕신 그룹의 기능성 다양성, 진화적 연관성, 생리/생태학적 기능에 관한 최근 연구결과들을 체계적으로 정리하였다.
경상대학교 생명과학부
E-mail : skkwon@gnu.ac.kr
경북대학교 유전공학과, 학사
과학기술연합대학원대학교(UST), 석사/박사
연세대학교 생명시스템연구원, Postdoc/연구교수
경상대학교 생명과학부, 조교수
연세대학교 시스템생물학과
E-mail : jfk1@yonsei.ac.kr
서울대학교 농생물학과, 학사/석사
Cornell University, Molecular Plant Pathology Program 박사
한국생명공학연구원(KRIBB), 선임/책임연구원, 센터장
연세대학교 시스템생물학과, 부교수/교수, 학과장
한국과학기술한림원, 준회원/정회원
경상대학교 미생물유전체학 연구실에서는 환경 미생물의 유전체를 비롯한 다중 오믹스 정보를 분석하여 이를 기반으로 생명현상을 시스템 수준에서 이해하고 진화 경로를 추적하며, 특정 대사네트워크의 구동 및 유전자의 생리적/생태적 기능을 연구 중이다. 또한, 차세대 유전체 분석 기술(NGS)을 활용한 대용량 메타유전체(metagenome) 데이터 분석 및 메타오믹스(meta-omics) 기술, 실험적 방법을 병행한 마이크로바이옴(microbiome) 연구를 통해 환경미생물의 생리/생태학적 의미를 고찰하며, 미생물과 인간 또는 동식물 기주와의 상호작용을 이해하기 위한 연구를 수행하고 있다.
- 미생물로돕신 보유 해양 플래보박테리아의 수생환경 적응기작 연구
- 식물과 토양 미생물 군집 간 미생물-기주 상호작용 연구
- 아토피환자의 유형별 마이크로바이옴 연구