균주

원핵생물에서 균주(strain)란 한 개의 세포에서 유래한, 무성생식을 통해 증식하여 동질의 유전적 특징을 갖는 개체들의 집합을 말한다. 하나의 종(species) 안에는 유전적 특징이 서로 다른 여러 개의 균주들(genetic variants)이 존재한다.

목차

미생물을 순수 분리하면 다른 미생물들의 오염 없이 단 하나의 세포만을 독립적으로 배양할 수 있는데 이것을 단일콜로니(single colony)라고 한다. 원핵생물은 무성생식으로 증식하므로 이 단일콜로니를 계대 배양하면 조상세포와 동질의 유전적 특성을 가진 자손의 개체군(population)이 유지된다. 버기스 매뉴얼(Bergey's Manual) 초고에는 균주를 다음과 같이 정의하고 있다. "A strain is made up of the descendants of a single isolation in pure culture and usually is made up of a succession of cultures ultimately derived from an initial single colony" ¹⁾.

국제원핵생물분류위원회(ICSP)에서 편찬한 International Code of Nomenclature of Prokaryote에는 균주를 다음과 같이 정의하고 있다. 'The term 'strain' refers to the culture of subcultures of it, described in the original description'²⁾. 신분류군을 제안하는 원기재문에 사용된 균주의 배양체 또는 계대배양체를 말한다.

자연계에 존재하지만 순수분리가 이루어지지 않아서 이런 분류학적 균주 정의를 적용하기 어려운 경우에는, 가용한 모든 실험방법으로 개체 간의 구별을 시도하여도 유전형 또는 표현형으로 구별되지 않는 개체들의 집단을 균주로 취급한다.

균주와 매우 유사한 개념으로 클론(clone)이 있다. 클론은 하나의 개체에서 무성생식을 통해 만들어진 유전적으로 동일한 자손을 말하므로, 정의 자체로는 균주라는 단어와 클론이라는 단어는 구별이 힘들다. Tenover는 원핵생물의 클론을 다음과 같이 정의하였다. "Clones are isolates that are indistinguishable from each other by a variety of genetic tests or that are so similar that they are presumed to be derived from a common parent" ³⁾.

용도상 균주라는 단어는 분류학적 의미를 내포하여 판단할 때 주로 사용하고, 클론이라는 단어는 역학적 판단에 많이 사용된다. 예를 들어, 지리적으로 멀리 떨어진 위치에서 분리되었거나, 다른 시료에서 분리되었거나, 또는 시간적 차이를 두고 분리된 개체들 간에 유전형이나 표현형이 매우 유사한 경우 이들이 공통 조상에서 기원했다고 판단하며 이들을 클론이라고 한다 ⁴⁾.

하나의 종 내에는 유연관계가 높으나 서로 유전적 차이가 있는 여러 개의 균주들이 존재할 수 있다. 여러 개의 균주 중 그 종을 대표하는 균주가 종마다 하나씩 정해져 있는데, 이를 표준균주(type strain)라 하며 종을 대표해서 종의 이름을 보유하고 종의 경계를 설정하는 구심점으로 작용한다. 종의 동정과 분류는 모두 표준균주를 중심으로 이루어지며 표준균주가 아닌 균주와의 비교는 무의미하다. 즉, 종이라는 카테고리 안에는 표준균주를 중심으로 조금씩 특성이 다른 여러 개의 균주가 포함되는 것이다. 

균주명을 정하는 데는 특별한 규칙이 없다. 균주를 처음 발견하여 보고하는 사람이 숫자와 영문자의 조합 안에서 마음대로 정할 수 있다. 균주명은 Mycobacterium tuberculosis CTRI-2처럼 종명 뒤에 붙여서 사용한다. 표준균주에는 위첨자 T를 붙여서 표준균주임을 표기한다. 예를 들어, Mycobacterium tuberculosis H37Rv^T와 같이 표기한다. 균주명으로만 균주를 칭할 때는 앞에 strain을 붙여서 strain 210 또는 strain CTRI-2 라고 사용한다.

종 내의 균주들은 필요에 따라 여러 가지 방법으로 표현할 수 있다. 유당 분해능력 등 특정한 생리생화학적인 특성의 존재 유무에 따라 생물형(biovar)을 나누기도 하고, 특정 항원에 반응하는 항체를 가졌는지의 유무에 따라 혈청형(serovar)을 나누기도 한다. 그러나 이러한 균주 타입은 공식적인 분류 단위가 아니며, 한가지 표현형을 기준으로 타입을 나누므로 기준 표현형에 따라 균주들의 무리가 다르게 지어질 수 있다. 예를 들어 A균주가 혈청형으로는 B균주와 같이 묶이는데, 생물형으로는 B균주와 다르고 대신 C균주와 묶일 수 있다.

균주 타이핑(strain typing)은 개별 개체들이 동일한 균주에 속하는지 여부를 판단하기 위한 분석실험을 말한다. 표현형을 이용한 타이핑 방법과 유전형을 이용한 타이핑 방법으로 나눌 수 있다. 여러 실험방법들이 존재하며 각각의 장단점은 아래 표와 같다.

균주 동정법 목록 (출처:한국미생물학회, 고려대학교 이하나)

이하나/고려대학교

김승범/충남대학교

1. Staley JT, Krieg NR. Classification of procaryote organisms: an overview. In: Krieg NR, Holt JG (eds) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol 1. Baltimore, Williams and Wilkins. 1984: 1-4.
2. Parker CT, Tindall BJ, Garrity GM. International Code of Nomenclature of Prokaryotes. Int J Syst Evol Microbiol. 2015 doi: 10.1099/ijsem.0.000778.
3. Tenover FC, Arbeit RD, Goering RV et al. Interpreting chromosomal DNA restriction patterns produced by pulsed-field gel electrophoresis criteria for bacterial strain typing. J Clin Microbiol. 1995 33: 2233-2239.
4. Dijkshoorn, L, Ursing, BM, Ursing, JB. Strain, clone and species: comments on three basic concepts of bacteriology. J Med Microbiol. 2000 49: 397-401.