농진청, 환경 변화와 닭의 스트레스·면역 반응 차이 밝혀

농촌진흥청(청장 김경규)은 국제 공동 연구를 통해 고온에 노출된 닭의 유전자 발현 차이를 확인하고, 그 생물학적 기능을 밝혔다.

연구진은 에티오피아 아디스아바바(Addis Ababa) 지역과 아와쉬(Awash) 지역에 적응한 닭을 고온 다습한 아와쉬에서 기르며, 집단 간 유전자 발현에 차이가 있는 유전자 무리를 동정하고 그 기능을 분석했다.

아디스아바바는 대표적인 고산 지대(해발 고도 2,400m)로 연평균 기온이 22℃ 안팎이며, 습도가 낮고 서늘하다. 아와시(950m)는 지대가 낮으며, 건기에는 최고 37℃까지 기온이 오르며 습도가 높다.

고산 지대에 적응한 닭이 고도가 낮은 고온 지역으로 오면 고온 스트레스에 따른 면역 기능의 변화를 겪는 것으로 나타났다. 

닭이 자라는 데 알맞은 온도는 15〜25℃로, 26.7℃에 이르면 스트레스를 받기 시작한다. 30℃ 이상의 고온이 계속되면 체온이 올라 물 먹는 양은 늘고 사료 섭취는 줄어 체중 증가 폭이 적어지며, 심하면 죽게 된다.

연구진은 두 지역의 닭을 시간대별(9:00, 12:00, 18:00), 조직별(근육, 심장, 비장) 일어나는 유전자 발현을 분석했다.

그 결과, ‘근육 특이 발현’과 ‘시간 특이 발현’ 유전자 무리(집단) 두 유형으로 구분되는 것으로 나타났다.

근육 특이 발현 유전자 무리는 고온 스트레스와 관련된 ErbB 신호(또는 EGFR, epidermal growth factor receptor 세포 표면의 성장 인자에 대한 수용체), 지방 대사 경로의 하나다.

에너지 항상성 및 면역과 관련된 글리세로인지질(인지질의 일종으로 세포막의 주요 구성 요소) 대사, 백혈구 이동 등에 관련된 국소접착(세포와 기질 결합의 한 형태), 세포 스트레스 반응과 관련된 단백질 분해 효소(Proteasome) 등의 기능을 했다.

시간 특이 발현 유전자 무리는 조류(가금)의 고온 스트레스 조건에서 선천성 면역 기능에 관련된 것으로 확인됐다.

특히, 근육 조직 유전자 네트워크의 중앙(hub)에는 면역과 고온 반응에 관련된 두 유전자(GADD45B, FOS)가 닭의 환경 적응 메커니즘과 중대한 연관성이 있을 것으로 사료된다.

이번 연구는 농촌진흥청 국립축산과학원과 국제축산연구소(ILRI)와 네덜란드 와게닝겐대학연구소가 주도적으로 참여했고, 국제 학술지인 <동물 유전학(Animal Genetics)> 2월호에 실렸다.

농촌진흥청 국립축산과학원 김태헌 동물유전체과장은 “온도, 고도 등 닭의 스트레스 관련 유전 정보를 토대로 환경 적응 메커니즘을 이해하면 적응력이 좋은 품종 육성에 기여할 수 있을 것이다.”라며, “더위에 약한 가금의 유전자 발현 정보와 생산성 정보의 연관성 연구로 생산성 저하를 막는 데 최선을 다하겠다.”라고 말했다.