국립축산과학원은 우리나라 재래종인 재래돼지, 닭과 더불어 한우의 유전체 연구에 힘쓰고 있으며, 한우와 젖소고기, 수입우 판별을 위한 유전자감식기법을 지난 2000년부터 기술 이전하는 등 다양한 연구실용화를 수행하였다.

소 유전체정보 통합검색시스템은 현재까지 축적된 한우의 지방세포, 등심, 간의 3개 조직에서 발현하는 57,598개 유전자 발현단편 서열(EST; Expressed Sequence Tag)를 확보하여 Assembly 과정을 통하여 consensus 서열인 4,759 contigs와 7,897 singletons을 얻었으며, 염색체상의 위치정보, 유전자 온톨리지(Gene Ontology)를 이용한 기능정보 등 다양한 정보를 제공하며, 인간, 쥐 등과의 유전체 정보를 비교할 수 있도록 고안되어 있어 비교유전체(comparative genomics) 연구를 통한 다양한 결과를 도출할 수 있도록 구축되어있다.

한우의 세 조직(지방세포, 등심, 간)에 대하여 조직특이적 유전자의 존재여부를 판단하기 위하여 Audic's test를 실시하였으며, Hypergeometric test를 활용하여 세 조직 관련 유전자들의 발현양상을 살펴볼 수 있었다.

Bovine QTL comparative map은 Animal QTL database를 활용하여 소의 형질에 대하여 물리적 위치를 파악하고, QTL 영역에 존재하는 Human과 Bovinge genes에 대한 정보를 제공하여 관련 QTL의 후보유전자군을 탐색할 수 있도록 하였다.

Genome Annotation은 두 개 메뉴로 구성되어 있다. Genome Browser는 소의 유전체 데이터에 대하여 BLAT program을 활용하여 유전체 데이터의 염색체상 위치를 결정하였다. Genome Browser는 한우 전사체 정보, NCBI의 mRNA, EST, Human Genes, Predicted Bovine genes에 대한 게놈 위치 정보를 보여준다.

Hanwoo gBrowser는 농촌진흥청과 가천의과학대학이 공동연구에 대한 양해각서를 체결하면서 "한우 참조 유전체 지도 작성" 연구 결과이다. 차세대 염기서열 해독장비를 통해 한우 개체 한 마리에 대한 유전체 정보를 확보하였으며, 약 6백만 개의 SNP과 indel 정보를 gBrowse 형태로 구현하였다.

소 유전체 통합검색시스템은 소 유전체정보에 대한 종합적인 연구 인프라를 제공함으로서 국내 생명공학연구 및 관련 산업의 국가 경쟁력 제고를 위한 기반 확보에 큰 의미를 가지게 한다.

※ 관련논문 : Dajeong Lim, Yong-Min Cho, Seung-Hwan Lee, Samsun Sung, Jungrye Nam, Duhak Yoon, Younhee Shin, Hye-Sun Park and Heebal Kim. An integrated genomic resource based on Korean cattle (Hanwoo) transcripts. 2010. Austraiasian Journal of Animal Sciences. 23: 1399-1404

농촌진흥청 축산과학원은 지난 2000년도부터 돼지뿐만 아니라 소, 닭, 개 등의 유전체 연구에 많은 투자를 해 오고 있으며, 2004년부터는 미국, 영국, 네덜란드, 프랑스와 함께「국제 돼지 게놈 프로젝트」의 회원국으로 참여하여 돼지 유전체 정보의 5% 이상을 해독하는 큰 성과를 달성하였다.

본 시스템은 돼지의 등지방, 복부지방, 지방세포, 등심, 간, 뇌하수체의6개 조직에서 발현하는 유전자 염기서열(EST; Expressed Sequence Tag)을 확보하여 염색체상의 위치정보, 유전자 온톨리지 (Gene Ontology)를 이용한 기능정보 및 DNA 염기서열변이 등 다양한 정보를 제공하며, 인간, 쥐, 소, 개 등과의 유전체 정보를 비교할 수 있도록 고안되어 있어 비교유전체(comparative genomics) 연구를 통한 다양한 결과를 도출할 수 있도록 구축되어있다.

‘Sequece Data' 메뉴는 유전자 발현단편 데이터와 assembly 과정을 통해 얻어진 consensus 서열에 대하여 NCBI non-redundant 단백질 데이터베이스와 서열유사성 검색을 통하여 기능을 유추한 결과를 보여준다. 또한 Gene Ontology 용어를 사용하여 확보된 서열에 대한 생물학적 특성을 기술하였다.

‘Service' 메뉴는 국립축산과학원에서 자체생산된 ESTs와 BAC clones에 대하여 DB화 하였으며, 입력된 서열의 유사성 검색을 수행하게 되어 관련 결과를 BLAST 결과 화면으로 보여준다.

‘Search By' 메뉴는 유전자, QTL, marker, BAC을 쉽게 검색할 수 있다. 사용자의 편의를 위하여, 사용자가 입력한 값과 동일한 값만 결과화면에 보여주는 방식에서 입력한 값과 비슷한 정보를 모두 결과로 보여줌으로써 다양한 candidates를 선택할 수 있도록 범위 확장하였다.

‘Application' 메뉴는 크게 Disease Browser, Alternative splicing, Comparative gene map, Gene Expression, Download로 구성되었다. Disease Browser는 Disease Name, OMIM accession ID로 검색 가능하며, 텍스트 창에 검색어를 입력도 가능하다. 해당 질병을 클릭하면, Human, Mouse, Pig의 orthologoug genes이 보여지며, 이를 통해 질병관련 후보유전자를 탐색할 수 있다. Alternative splicing은 case 1(EST fragment insertion) 타입에서 717개, case 2(EST fragment deletion) 타입에서 255개의 AS events에 대한 결과를 보여준다. Comparative gene map은 자체생산된 182개 돼지 BAC 서열에 대하여 Human, mouse, cattle, dog 유전자군과 BLAST 분석을 통하여 Homologous 유전자를 검출하고, 결과를 map과 table 형태로 보여줌으로써 비교유전체 분석이 가능하도록 구현하였다. Gene Expression은 NCBI의 dbEST 활용하여 unigene cluster 안의 조직 정보를 이용하여 Audic's test를 통한 통계분석으로, 23개 조직에 대하여 조직특이 유전자군을 검출하였으며 그 결과를 정리하였다.

[ Alternative splicing analysis ]



■ ‘Genome Annotation' 메뉴는 Map view와 Genome Browser로 구현되었다. Map view는 chromosome과 karyotype band를 선택하거나, 특정 게놈 위치를 입력하게 되면 EST, marker, QTL, BAC clone, NCBI의 UniGene, 중국의 Sido-Danish Pig genome project에서 생산된 서열, 축산원에서 생산된 consensus 서열 및 BAC clone의 위치 정보를 알 수 있다. 또한, Genome Browser는 Chromosome 선택 후, 해당 영역을 클릭하게 되면 위의 데이터들의 게놈위치 정보를 한 눈에 볼 수 있으며, 해당 유전자 및 서열을 클릭하면 팝업창으로 상세정보를 제공한다.

■ 구축된 돼지유전체 통합검색시스템(PiGenome)은 국내에서 또한 공신력 있는 국가 연구기관에서 관련정보를 제공함으로써 돼지 유전체정보에 대한 종합적인 연구 인프라를 제공함으로서 국내 생명공학연구 및 관련 산업의 국가 경쟁력 제고를 위한 기반 확보에 큰 의미를 가지게 한다.

※ 관련논문 : Dajeong Lim, Yong-Min Cho, Kyung-Tai Lee, Yeonkyung Kang, Samsun Sung, Jungrye Nam, Eung-Woo Park, Sung-Jong Oh, Seok-Ki Im and Heebal Kim. The Pig Genome Database (PiGenome): An integrated database for pig genome research. 2009. Mammalian Genome 20:60-66



(a) Disease Browser
(b) Comparative gene map
(c) Map view of genome annotation
(d) Genome Browser of genome annotation

개는 기원전 약 1만년 전에 가축화되어 세계 곳곳에서 인간과 함께 살아가면서 정서적인 안전감을 주고, 시각장애인 눈이 되기도 하고 때로는 사냥꾼, 인명구조자 역할을 하고 있고 심지어는 마약탐지견의 역할까지 하고 있다.

개는 인간의 영원한 반려동물로써 수명이 약 10년에서 15년 정도이다. 6세가 넘으면 각종 질병에 노출되기 시작하면서 생명을 위협받게 된다. 이러한 각종 질병에 대한 유전학적 이해를 통해 반려동물로서의 개의 생명을 보호할 필요가 있다.

개는 수세기에 걸친 인간의 선별작업을 통해 약 400개 이상의 품종을 가지게 되었고 그 품종들 간의 크기, 형태, 모색 등이 뚜렷하게 다르고 기능적, 해부학적으로 큰 변화를 가지게 되었다. 개가 동물의 어떤 종보다도 다양한 표현형질을 가지고 있고 이는 QTL 연구를 기반으로 하는 유전체학적 접근의 중요한 의미를 갖는다.

유전학적으로는 개가 쥐보다 사람과 훨씬 더 유사하고, 특히 개가 사람에게 있는 것으로 알려진 360개의 유전질환과 같은 질환을 갖고 있기 때문에 개의 QTL 지도 작성은 인간의 유전질환을 이해하는데 중요한 의미가 있다.

개의 유전자 지도작성을 위한 1500개 표지인자(MS 마커: 1078개, gene-based 마커: 320개, 염색체 특이마커: 102개)의 유전정보 활용이 가능하다 (http://research.nhgri.nih.gov/dog_genome/)

개는 당뇨, 암, 류머티즘, 비만, 홍역, 우울증 등 수많은 질병을 인간과 공유하고 있다. 여러 가지 인간의 유전질환 연구를 위해 훌륭한 인간질병모델이 될 수 있다. 예를들어 인체 비만관련 유전자 보고 현황(‘03)을 조사해보면 동물 모델로부터 보고된 비만연관 QTL 183개이지만 대부분 mouse와 rat의 연구결과이다.

개는 최소한의 지능을 가지고 있으며 학습을 통해 지능개발이 가능한 동물로서 개의 행동학 연구를 통해 인간의 정신질환을 개선시킬 수 있는 단서를 제공해준다.

개의 BAC 및 전장 cDNA library 구축은 세계적인 핵심연구자들과 함께 할 수 있는 반열에 오를 수 있게 하고 차후 연구를 위한 중요한 유전자원이 될 수 있다.

맹인안내견과 구조견의 육성비용이 마리당 각각 6천만원과 1억원이 소요되고 있는 실정이다. 그러므로 특수목적에 맞는 특수견의 분자육종학적 선발방법을 개발하는 것은 단시간에 특정한 목적에 부합하는 개를 양성할 수 있는 부가가치가 높은 산업이 될 수 있다.

한국의 토종개 육성 연구는 지자체별로 이루어지고 있다. 명맥을 유지하고 있는 대표적인 토종개는 진도개(진도), 삽살개(경산), 풍산개(안성)가 있고 동경이개(경주), 불개(영주), 오수개(임실), 제주개(제주)가 육성 개발중이며, 해남개와 거제개는 멸종된 것으로 보고되고 있다.

농촌진흥청 국립축산과학원은 지난 2007년도부터 개 유전체 연구를 본격적으로 시작하여서 개의 개체식별 및 친자감별 가능한 유전자 마커 개발과 모색, 체형 및 유전질환에 대한 유전체 연구를 진행하고 있다.

유전적 근연관계를 분석하기 위하여 15개의 초미세위성체 마커를 활용하였다. 분석한 결과, 한국의 대표적인 재래견인 진도개와 풍산개는 북방견으로서 비슷한 유전적 특성을 가지고 있었고 개량의 최정점까지 온 외국 품종들에 비해 진도개와 풍산개는 이형접합율이 상대적으로 높게 분석되었기에 아직 유전자 자원이 풍부하여 한국 토종개의 우수한 형질을 개발하여 발전시킬 수 있음을 시사하고 있다.

또한, 개의 뇌와 간 조직에서 발현하는 유전자 염기서열(EST; Expressed Sequence Tag)을 2만개를 확보하여 염색체상의 위치정보, 유전자 온톨리지 (Gene Ontology)를 이용한 기능정보 및 DNA 염기서열변이 등 다양한 정보를 확보하였다.

진도개와 셰퍼트의 간조직에서 10개 pathway에 관여하는 20개 차등발현 유전자 검색하였다. 또한 다리 근육에서 30개 pathway에 관여하는 60개 차등발현 유전자 검색하였다.

NCBI의 canine dbSNP를 확보하여 생물정보학적 기술을 이용해 genomic 염기서열을 확보하여 1020개 cSNP 프라이머 합성하였다. 이 좌위는 개의 경제형질을 판별하는 마커로 활용되거나 질병저항성 등의 유전적 요인을 구별하는 마커로 개발되는데 활용될 수 있다.

진도개와 셰퍼트의 간조직에서 10개 pathway에 관여하는 20개 차등발현 유전자 검색하였다. 또한 다리 근육에서 30개 pathway에 관여하는 60개 차등발현 유전자 검색하였다.

유전체 프로젝트(Genome project)와 오믹스(omics)연구 등으로 방대한 데이터의 축적이 이루어져 기존의 부분적인 접근 방식에서 생물학적 체제들을 총괄적이고, 체계적으로 이해하는 방식의 연구가 필요하게 되었다. 이러한 대용량 데이터를 통합적으로 통합·해석하여 수학적, 전산학적 기법을 통원하여 생물체 내부에서 일어나는 현상들을 시스템 레벨에서 체계적으로 이해하는 것을 목표로 하는 연구 분야가 시스템 생물학 (Systems biology)이다.

유전체 레벨에서 하나의 유전자가 다양한 역할을 수행하기도 하며, 다수의 유전자들이 상호 연관관계를 맺어서 하나의 기능을 수행하기도 한다. 유전자네트워크는 최근 생물학 연구에 매우 유용하게 사용된다. 예를 들면, 성격이 비슷한 사람들끼리 서로 가깝게 지내듯 기능이 유사한 유전자들도 보다 밀접하게 관련되어 있어 이 관련성을 지도화한 유전자 네트워크를 활용하면 밀접하게 연관된 이미 밝혀진 이웃 유전자들의 기능을 통해 밝혀지지 않은 유전자의 기능을 예측할 수 있게 된다.

소의 육질에 유전적 개량량을 가속화하기 위해 유전체 정보를 이용한 육종기술의 개발이 중요하다. 본 시스템은 두 종류의 네트워크로 구성되어 있다. Gene Co-expression Network(GCN)은 NCBI의 GEO(Gene Expression Omnibus)에서 제공하는 마이크로어레이 데이터 정보를 이용하여 소의 유전자 발현값을 계산하였으며, Animal QTL database에서 제공하는 다양한 경제형질에 관련된 유전자군을 추출하고 유전자들 사이의 발현값의 상관관계을 분석하여 경제형질 내에 존재하는 유전자군의 발현 연관성으로 발현 네트워크를 구축했다. 또한, 단백질 상호작용 (Protein-Protein Interaction, PPI) 네트워크는 Human Protein Reference Database(HPRD)를 활용하여 단백질 간의 상호작용 정보를 추출하여 경제형질 내에 존재하는 유전자와 상호작용하는 단백질 간의 네트워크 구축했다.

소의 경제형질 유전자네트워크를 이용하여 단일 유전자 각각의 독립적인 기능 규명만으로 경제형질에 관여하는 유전자를 밝혀내는 것보다, 관련 유전자들의 기능적 상관관계를 통해 선별된 후보유전자군을 테스트하는 것이 필요하다. 이러한 방법을 통해 경제형질을 조절하는 유전자들을 효과적으로 발굴할 수 있어 향후 동물유전체 연구에 획기적인 발전을 가져올 것이라 사료된다.

윈도우10 익스플로러 최적화 안내

이 사이트는 인터넷 익스플로러(IE)에 최적화 되어 있으므로
윈도우10의 "Edge" 브라우저를 사용하시는 분은
'자동으로 IE11 전환모드를 선택'하여 주시기 바랍니다.
* Edge 브라우저를 사용할 경우 일부 기능에 오류가 있을 수 있습니다.
* IE11에서 오류가 있을 경우 관리자에게 연락바랍니다.(063-238-7138,7139)