배아가 발달되는 과정에서 상당히 많은 각기 다른 특화된 세포들이 수정된 난자에서 발생한다. 이 유전자 정보는 한 조직의 모든
세포에서는 일치하게 된다. 세포의 다른 특성은 유전자들의 활성화가 통제되고 소위 전사요소 (transcription
factors)에 의해 규제되기 때문이다. 유전자들의 기능을 활성화시키거나 비활성화하게 되면서 신체는 근육세포나 골세포, 간세포나
다른 세포들을 만들게 된다. 과학자들은 유전자 세포의 발달과정을 통제하는 규제 프로그램이 진화과정에서 한 번에 만들어졌는지
아니면 각기 다른 생물종에서 새롭게 발생했는지 여부에 대한 문제를 풀지 못했다. 오스트리아와 미국의 과학자들은 과실파리 드로소필라
(Drosophila)의 여섯 가지 다른 종에서 중요한 규제 단백질을 조사했다. 이들 과학자들은 모든 고도로 발달된 조직의 초기
배아에서 세 가지 기초적인 생식세포층의 하나인 중배엽 (mesoderm)의 발달을 연구했다. 중배엽 세포는 근육세포와 심장세포로
발달되며 조직과 뼈와 연관된다.
이번 연구의 저자 중에 한 명인 비엔나의 분자병리학 연구소 (Research Institute of Molecular
Pathology, IMP)의 시스템 생물학자인 알렉산더 스타크 (Alexander Stark)는 “우리가 조사한 일부
과실파리종은 인간 만큼이나 다른 영장류와 가깝다. 다른 과실파리 종은 인간과 조류처럼 그 관계가 멀다”고 말했다. 이번 연구는
학술지 ‘Nature Genetics’지에 발표되었다. 이 연구팀은 전사요소인 ‘트위스트 (Twist)’에 집중했으며 각기 다른
생물종의 DNA에서 이 트위스트에 대한 결합지점을 조사했다. 그 결과 이 결합지점은 모든 과실파리에서 매우 유사하며 중배엽 발달을
조정하는 프로그램은 이들 동물에서 독립적으로 만들어지기 보다는 재생되었다고 과학자들은 주장했다.
이 결과와 함께 이번 연구는 트위스트가 파트너 전사인자와 함께 그 위치를 정확하게 하기 위해서 DNA에 특정하게 결합한다는
것을 발견했다. 이들 메커니즘에 대한 좀더 깊은 이해는 어떻게 인간과 같은 좀더 발달한 조직이 발달하고 어떻게 유전자의 규제과정
발생하는 결점이 암과 같은 질병으로 이어지는가를 이해하는데 도움이 될 수 있다. 이번 연구는 MIT에서 함께 연구한 연구자들의
협력연구결과이다. 즉, 현재 스타우어스 의학연구소 (Stowers Institute for Medical Research)와
캔사스 주립대 의대 (University of Kansas School of Medicine)에서 연구하고 있는 줄리아 자이틀링거
(Julia Zeitlinger)는 전사인자의 결합지점을 찾아내었으며 현재 IMP의 연구그룹을 이끌고 있으며 바이오인포머틱스
통합네트워크 III (Bioinformatics Integration Network III) 프로젝트를 이끌고 있는 알렉산더
스타크는 이 데이터의 예측과 분석을 담당했다.
바이오인포머틱스 통합네트워크 (BIN)은 오스트리아의 GEN-AU 프로그램의 지원을 받아 바이오인포머틱스 해결책을 개발하고
다른 연구그룹에 해결책을 제공하고 있다. 이 네트워크는 인스부르크 (Innsbruck) 의대의 즐라트코 트라야노스키
(Zlatko Trajanoski)가 이끌고 있다. BIN의 다른 파트너는 그라츠 기술대학 (University of
Technology in Graz)의 유전체 및 바이오인포메틱스 연구소 (Institute for Genomics and
Bioinformatics)와 비엔나의 막스 페루츠 실험실 (Max F. Perutz Laboratories)의 통합
바이오인포머틱스 센터 (Center of Integrative Bioinformatics)와 비엔나의 분자병리학 연구소
(Research Institute of Molecular Pathology)와 연계되고 있다. 이번에 발표된 연구논문은 BIN의
열 가지 하위 프로젝트 중에 하나로 마리아 노바츠코바 (Maria Novatchkova)와 알렉산더 스타크 (Alexander
Stark)가 이끌고 있는 ‘Cis-acting regulatory motifs’ 프로젝트의 결과이다. 오스트리아 유전체 연구
프로그램 (Austrian Genome Research Programme)은 오스트리아 연방 과학 및 연구부가 2001년부터
시작했다.
