<h1>결과 및 토의</h1><h2>보존적 영역 탐색</h2><p>LED에서는 2003년 1월 현재 lipase의 아미노산 염기서열의 유사도에 따라 11개의 superfamily와 22개의 상동성 그룹 (homologous family)로 나누고 있었으며 총 600개의 서열로 구성되어 있었다. 이 중 원핵생물이 위주가 되는 총 9 homologous families에 대한 각 구성원들의 염기서열을 총 132개 획득하였으며 \( 100 \% \) 동일한 서열로 중복된 것들을 제거하고 최종적으로 125개의 서열에 대한 분석을 수행하였다 (Table 1). LED와 COG에서 구한 염기서열들에 대하여 cluxtal program을 이용한 alignment와 manual alignment를 수행하였으나 각 homologous family 내에서도 보존적인 염기서열을 구할 수는 없었다.</p><p>분석대상 lipase의 아미노산 서열을 분석하여 공통적으로 발견되는 아미노산 조성을 보존적 영역이라 정의하고 조사하였다. 각 homologous family 수준에서의 보존적 미노산 서열을 Table 2에 나타내었다. LED에서 추출한 서열들의 분석결과를 보면 임의의 아미노산 \( X \) 를 포함하는 Ser-X-Gly의 아미노산 서열이 \( 90 \% \) 이상의 lipase에서 발견 되었으며, \( 80 \% \) 이상에서는 His-Gly 서열이 추가되었다. 이 두 서열은 \( 70 \% \) 이상의 보존적 수준에서는 Gly- \( X_{1}-S e r-X_{2}- \) Gly-Gly와 Pro- \( X_{1}-X_{2}-X_{3}-X_{4}- \) His-Gly로 확대되었으며 \( 60 \% \) 이상의 수준에서는 Leu- \( X_{1}-X_{2}-X_{3}-G l y \)가 추가되어 총 3개의 영역이 보존적이었고 Gly-\( X_{1} \)-Ser- \( X_{2} \)-Gly-Gly는 Gly-His-Ser-\( X_{1} \)-Gly-Gly로 바뀌는 것을 확인할 수 있었다. Gly-\( X_{1} \)-Ser-\( \mathrm{X}_{2} \)-Gly-Gly 아미노산 서열은 Brumlik 등과 Jaeger 등이 보고한 lipase의 active pentapeptide인 Gly(Ala)-\( X_{1} \)-Ser- \( X_{2} \)-Gly를 포함하는 것이었다. 각 homologous family 수준에서는 보존적 서열의 수가 증가하였으며 유사도 측면에서 보면 서열 전체 수준에서 유사성을 보이는 family와 일부에서만 유사성을 보이는 family로 나누어짐을 확인할 수 있었다. Active region은 Bacillus family에서 Ala-His-Ser-Met-Gly-Gly으로 나타났는데 Deinococcus radiodurans에서는 Ser-His-Ser-Met-Gly으로 나타나 특이적인 것으로 확인되었다. Gly(Ala)-His-Ser-X-Gly은 Bacillus sp., Staphylococcus sp., Haemophilus sp., Pseudomonas lipase family에서 공히 관찰되었다.</p><p>COG는 같은 기원과 기능을 갖는 단백질을 그룹화한 것으로 lipase 관련 COG는 모두 8개였다. 이중 phos-pholipase 등을 제외한 esterase/lipase는 COG0657과 COG1647 이었고 각각 52개와 4개의 단백질을 포함하는 그룹이었다. 이중 COG1647은 모두 (carboxyl)esterase 이었고 COG0657에서 esterase와 추정 유전자를 제외한 lipase group은 24개로 나타났다. COG0657에 속하는 24개 lipase들은 모두 Tyr- \( X_{1}-X_{2}-X_{3}- \) Pro, Gly(Ala)- \( X_{1}- \) Ser- \( X_{2} \)-Gly의 아미노산 서열을 보였다. 이것은 8개의 단백질이 속하는 LED의 Moraxella lipase 1 family와 유사한 것이었다. COG0657에 속하는 24개 구성원의 \( 90 \% \) 이상이 Gly-Gly-Gly(Ala), Tyr- \( X_{1}-X_{2}-X_{3}- \) Pro- \( X_{4}-X_{5}-X_{6}-X_{7}- \) Pro(Ala), Gly- \( X_{1}- \) Ser-Ala-Gly-Gly(Ala)을 갖는 것으로 나타났다. Esterase를 포함한 COG0657 구성원 52개의 \( 90 \% \) 이상이 Gly- \( X_{1}\)-Ser-Gly의 전형적인 pentapeptide와 Gly-Gly을 가지는 것으로 나타났다. His-Gly-Gly, Tyr-\(X_{1}-X_{2}-X_{3} \)-Pro, Gly-\( X_{1} \)-Ser-Ala-Gly은 \( 80 \% \) 이상의 COG0657 구성원들이 나타내는 것으로 확인되었다. 하나의 미생물이 여러 lipase 유전자를 가지는 경우도 있어 Mycobacterium tuberculosis가 12개, Mesorhizobium loti가 3 개, D. radiodurans가 3개 등이었다.</p><h2>Lipase 유전자의 다양성</h2><p>아미노산 서열과 달리 LED의 각 homologous family 내에서도 보존적인 염기서열을 구할 수 없었고 COG0657의 24개 유전자에서도 마찬가지였다. 이는 amino acid와 co-don간의 중복성 등에 의한 것으로 사료되었다. Fig. 1과 같이 각 homologous family 내에서도 유사성이 아주 높지는 않다는 것으로 확인할 수 있었다. 그리고 bootstrap 숫자가 900 이하가 많아 서로 간의 유사성에 관한 상관관계가 아주 높지는 않은 것을 알 수 있었다. 이것은 lipase 유전자의 다양성을 반영하는 것으로도 해석할 수 있었다. 실제로 lipase는 Ser, His, Asp의 catalytic triad를 내포하고 있으며 active site의 Ser 잔기는 임의의 아미노산 \( X_{1} \) 과 \( X_{2} \) 를 갖는 Gly(Ala)-X \( X_{1} \)-Ser- \( X_{2} \)-Gly 혹은 Gly- \( X_{1} \)-Ser- \( X_{2} \)-Gly로 구성된 semiconservative pentapeptide 만이 보존적인 것으로 알려져 lipase 유전자의 염기서열의 보존도는 그다지 높지 않은 것을 알 수 있었다. 이는 많은 lipase 유전자를 증폭시킬 수 있는 universal primer set의 설계에 어려운 점을 제공하였지만 아직도 자연계나 메타게놈에서 새로운 lipase 유전자를 탐색할 가능성이 높다는 것도 동시에 내포하는 것으로 사료되었다.</p>
분석대상 lipase의 아미노산 서열을 분석하여 공통적으로 발견되는 아미노산 조성을 무엇이라고 할까?
보존적 영역