아나베나

아나베나(국문) Anabaena(영문)

아나베나는 이형세포(Heterocyst)에 의해 질소고정을 하는 실모양의 시아노박테리아로서 담수의 호수 및 저수지 뿐만 아니라 기수에서도 생존하는 전세계적으로 광범위하게 존재하는 플랑크톤 중 하나이다. 아나베나는 담수환경에서 시아노톡신으로 알려진 아나톡신(anatoxin-a, anatoxin-a(s))과 같은 신경독소를 생성한다. 또한 아나베나는 이취미물질(geosmin, methylisoborneol)를 발생하여 상수원 이용에 많은 불편함을 야기한다¹⁾.

Anabaena (출처: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0197669)

목차

프랑스의 식물학자 Edouard Bornet은 1880년 그의 저서 "notes Algologiques"에서 Nostoc의 아속(sub-genus)로서 아나베나(Anabaena)를 처음으로 언급하였고²⁾, 1886년 Bornet과 Flahault에 의해 아나베나로서 발표되었다³⁾.

Domain Prokaryota > Kingdom Eubacteria > Subkingdom Negibacteria > Phylum Cyanobacteria (남세균 문) > Class Cyanophyceae (남세균 강) > Order Nostocales (염주말 목) > Family Nostocaceae (염주말 과) > Genus Anabaena (아나베나 속)

아나베나는 WoRMS (World Register of Marine Species)에 약 180종이 보고되어 있으며⁴⁾, AlgaeBase의 데이터베이스에 현재 334종의 이름과 230종의 이름이 있다. 종명 중에서 151종은 종의 이름 아래에 열거 된 문헌을 근거로 분류학적으로 받아 들여진 것으로 표시되었다⁵⁾.

2001년 아나베나 속 균주 PCC7120의 전체 염기서열이 결정되었다. 아나베나는 6,413,711 bp의 단일 염색체로 구성되어 있으며, 6개의 프라스미드 pCC7120α (408,101 bp), pCC7120beta (186,614 bp), pCC7120 gamma (101,965 bp), pCC7120delta (55,414 bp), pCC7120epsilon (40,340 bp) 및 pCC7120zeta (5,584 bp)를 포함한다⁶⁾

영양세포(vegetative cell)는 원통형, 배럴 모양 또는 구형의 세포로 세포직경은 9~13 μm로서 염주형태로 연결되어 있고 체세포로 이분법을 통해 분열 성장한다. 영양세포 3~9개 사이에 존재하며 질소 고정을 담당하는 이형세포(Heterocyst)는 구형이거나 약간 타원형으로 직경이 9~12 μm, 길이는 8~11 μm이다.  또한 운동성이 없는 휴면포자(Akinetes)는 구형, 타원형 또는 원통형으로 직경이 10~22 μm, 길이는 11~26 μm이다. 휴면포자는 단독으로 출현하나 가끔 쌍으로 붙어서 존재한다. 아나베나는 단단한 외장은 없지만 때로 점액성 외피가 있다⁷⁾.

아나베나에 의해 발생되는 독성물질인 아나톡신(Anatoxin-a,Anatoxin-a(s))은 수용체와 결합하여 신경조직의 전달을 차단하는 작용을 한다. 콜린에스테라제가 과잉으로 아세틸콜린을 끌어당겨 신경조직의 전달을 차단한다. 또한 아나베나에 의해 생성되는 지오스민은 일명 흙냄새를 나게 만드는 원인물질이다. 지오스민은 사람에게 유해하지는 않지만 수돗물에 대한 불쾌감을 초래하고, 신뢰를 떨어뜨린다. 또한 지오스민에 의해 남세균의 발생 및 독성물질 존재를 예측할 수 있다¹⁾. 

Anabaena (출처: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0040299)

질소고정(nitrogen fixation), 시아노박테리아 문(phylum Cyanobacteria), 지오스민(Geosmin), 남세균(cyanobacteria)

김희식/한국생명공학연구원

윤상선/연세대학교

1. Keith, G., Bouma-Gregson, K., Kudela, R.M., and Power, M.E. 2018. Widespread anatoxin-a detection in benthic cyanobacterial mats throughout a river network. PLoS One 13, e0197669.
2. Bornet, T. 1880. Notes Algologiques, Deuxifeme fascicule.Paris
3. Bornet, E. and Flahault, C. 1886. Anabaena Bory de Saint-Vincent" 180, 224
4.
5.
6. Kaneko, T., et al. 2001. Complete genomic sequence of the filamentous nitrogen-fixing cyanobacterium Anabaena sp. strain PCC 7120. DNA Res. 8, 205–213.
7. Radha, P., et al. 2006. Morphological, physiochemical and molecular characterization of Anabaena strains. Microbiol. Res. 161, 187–202.