핵심 해설
핵심 개념 분석 (Key Concept): 이 문제는 세균의
병원성 섬(Pathogenicity Island, PAI)의 정의와 특징을 이해하고 있는지 묻는 국시 빈출 개념이에요. PAI는 병원성 세균이
수평 유전자 전달(Horizontal Gene Transfer, HGT)을 통해 획득한 독력 유전자(Virulence genes)들의 군집을 말합니다.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! ③번이 정답입니다. PAI는 세균 염색체 상에서 독력 유전자들이 한 곳에 모여(군집) 존재하며, 이는
박테리오파지(Bacteriophage), 플라스미드(Plasmid), 또는 접합(Conjugation)을 통해 다른 세균으로부터 획득된 특징이 있습니다. 따라서 원래 존재하던 필수 유전자가 아니라 후천적으로 획득된 '게놈 섬(Genomic Island)'의 일종입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis):
혼동 주의!
①번은 PAI가 플라스미드에만 존재한다고 했는데, PAI는 주로 염색체 상에 존재하며, 플라스미드에도 존재할 수는 있습니다. '염색체에서는 발견되지 않는다'는 표현이 틀렸습니다.
②번은 '수평 전달이 불가능하다'고 했는데, PAI 자체는 수평 전달로 획득된 것이며, 전달 가능성이 있는 요소(Transposon, Integrative and Conjugative Element)와 연관되어 불안정하게 존재할 수 있습니다. 안정적이고 수평 전달이 불가능하다는 설명은 틀렸습니다.
④번은 '모든 세균에 공통적으로 존재하는 필수 유전자 집합'이라고 했지만, PAI는 병원성 세균에만 있고 비병원성 세균에는 없습니다.
⑤번은 '항생제 내성 유전자만 포함한다'고 했지만, PAI는 독력 인자(독소, 부착인자, 분비계통 등)를 주로 포함하며, 내성 유전자가 함께 있을 수는 있어도 독력 인자와 무관하다는 말은 틀렸습니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts): PAI는 GC 함량(G+C content)이 숙주 염색체와 달라 '외부에서 온 DNA'임을 알 수 있고, 양쪽 끝에
삽입 서열(IS element, Insertion Sequence)이나
직접 반복 서열(Direct Repeat)이 위치하며,
tRNA 유전자 부위에 통합되는 경우가 많습니다. 대표적인 예로
살모넬라(Salmonella)의 SPI-1, SPI-2와
헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)의
cag PAI가 있습니다. cag PAI는 위암 발생과 관련된 CagA 독소를 암호화합니다.
개념 정리: 병원성 섬(PAI) = 세균 염색체에 존재하는 독력 유전자들의 군집 (수평 전달 획득). 특징: GC 함량 차이, IS 요소 존재, tRNA 부위 통합, 불안정성.
한눈에 비교!:
| 구분 | 병원성 섬(PAI) | 플라스미드(Plasmid) |
|---|
| 위치 | 세균 염색체 | 염색체 외 DNA |
| 주요 유전자 | 독력 인자 (독소, 부착인자) | 내성 유전자, 접합 관련 유전자 |
| 전달 방식 | 과거 수평 전달로 획득 (현재 염색체에 고정) | 접합, 형질전환 등으로 활발히 전달 |
| 안정성 | 비교적 안정적 (일부 제외) | 불안정, 상실 가능성 높음 |
암기 팁: "PAI = Pathogenicity + Island" = 섬처럼 따로 떨어진 독력 유전자들의 집합. '게놈 섬(Genomic Island)'의 하위 개념으로, 외부에서 들어온 DNA 덩어리로 기억하세요.
국시 빈출 포인트: PAI의 특징 (GC 함량 차이, IS 요소, tRNA 부위)과 대표적인 예 (살모넬라 SPI, 헬리코박터 cag PAI, 대장균 LEE PAI)를 세트로 암기해야 합니다.
기출 변형 주의!: "PAI가 플라스미드(Plasmid)나 박테리오파지(Phage)와 어떻게 다른지" 비교 문제로 자주 출제됩니다. PAI는 염색체에 통합되어 있다는 점이 핵심 차이입니다.