원핵 생물의 유전체 DNA

대부분의 원핵생물(prokaryote)의 유전체(genome)는 핵양체(nucleoid)라고 불리는 세포질(cytoplasm) 영역에서 하나의 원형 염색체(chromosome)로 구성된 이중 가닥(double-stranded) DNA로 구성되어 있습니다. 염색체는 효율적인 저장을 위해 단단히 감겨있거나 슈퍼 코일(supercoil) 모양으로 되어있습니다. 원핵생물은 플라스미드(plasmid)라고 불리는 다른 원형 DNA 조각들도 갖고 있습니다. 이 플라스미드는 염색체보다 작으며 종종 항생제 내성 같은 적응 기능을 부여하는 유전자(gene)를 가지고 있습니다.

박테리아 유전체의 다양성

박테리아 유전체가 진핵생물 유전체보다 훨씬 작지만, 크기와 유전자 내용은 상당히 다양합니다. 알려진 가장 작은 박테리아 유전체 중 하나는 인간에게 비뇨기와 생식기 감염을 일으키는 성병인 Mycoplasma genitalium입니다. M. genitalium 유전체는 559개의 유전자를 구성하는 580,076개의 염기쌍(base pair)으로 구성되어 있습니다. 다양성 스펙트럼의 다른 쪽 끝에는 토양에 사는 박테리아인 Sorangium cellulosum의 특정한 균주(strain)가 있습니다. S. cellulosum 유전체는 11,599개의 유전자를 암호화하는 14,782,125개의 염기쌍이 있습니다 (박테리아에게 거대한 수준).

박테리아는 플라스미드에서 항생제 내성을 얻을 수 있습니다

항생제가 발견되기 전에는 간단한 세균 감염을 막을 수 없었기 때문에 경미한 부상이 치명적으로 변할 수 있었습니다. 1928년 페니실린(penicillin)의 발견은 항생제 시대를 열었고, 의학적 치료와 기대수명의 증가로 이어졌습니다. 하지만 인간과 가축에 남용한 항생제로 인해 일부 박테리아가 항생제에 대한 내성을 진화 시켜 항생제 효과가 사라지거나 효과가 떨어지게 되었습니다. 항생제 내성 유전자는 플라스미드에 탑재될 수 있는데, 이러면 많은 박테리아가 박테리아 접합(bacterial conjugation)이라고 불리는 과정을 통해 먼 친척 종과 플라스미드를 교환할 수 있기 때문에 문제가 됩니다. 이를 통해 항생제 내성이 박테리아 집단으로 빠르게 확산할 수 있기 때문에 새로운 항생제 개발이 시급한 점을 늘 강조해야 합니다.