| 초록 |
□ 연구개요 본 연구에서는 유전성 질병을 분석함에 있어 기존의 유전 변이와 형질 간의 상관관계에 mRNA 분해를 통한 유전자 발현 상관관계를 추가적으로 도입하여, 원인 유전자 혹은 마커 유전자가 될 수 있는 후보 유전자를 발굴함으로써 질병의 원인 유전자 규명의 정확도를 높이고자 한다. 구체적으로는 현재 파일럿 형태로 진행되고 있는 연구의 한계를 극복하기 위하여 mRNA의 안정성(stability) 분석, 분해 패턴 분석, 후보 유전자 추출, 유전자발현-유전변이-형질의 연계 분석, 지식베이스 구축 등의 일련의 과정을 하나로 접목/통합한 유전자 발현 분석 파이프라인 시스템을 구축하여 일반에 공개하는 것을 목표로 한다. 또한 다년간의 연구 협력을 통해 확보된 의생명과학분야 전문가로부터 획득된 HeLa 세포주의 대용량 mRNA 분해 산물(degradation product)을 대상으로 다양한 성능 평가를 수행하여, 개발된 분석 도구 및 파이프라인 시스템의 우수성을 검증한다. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 1차년도 연구 결과 1차년도에서는 PARE-Seq/CPARE-Seq/RNA-Seq 데이터의 획득 및 수집, 고품질의 데이터 확보를 위한 노이즈 제거/정규화 알고리즘 개발, 공개용 매핑 알고리즘의 결과에 대한 정확도 분석 알고리즘 개발, PARE-Seq과 RNA-Seq의 상관관계에 기반한 안정성 분석 알고리즘 개발 등을 수행하였다. (2) 2차년도 연구 결과 2차년도에서는 mRNA 분해 패턴을 분석하기 위한 Peak영역 기반의 분해 패턴 분석 알고리즘 개발, 샘플 간의 유사성 분석 모듈 개발 등을 수행하였다. 이를 위해 PARE-Seq와 CPARE-Seq를 레퍼런스 시퀀스에 매핑 한 후, 매핑 결과로부터 PARE-Seq과 CPARE-Seq의 빈도로 분해량(DPKM, Degradomes Per Kilobase of transcript per Million reads)을 측정하였다. 또한, PARE-Seq과 CPARE-Seq의 peak 영역을 기반으로 Decapping에 의한 mRNA 절단 부위와 SMG6 단백질에 의한 mRNA 절단 부위 등의 분해 패턴을 분석하였다. (3) 3차년도 연구 결과 3차년도에서는 유전자발현-유전변이-형질의 연관성 분석 알고리즘 개발, 개발된 각 모듈을 탑재한 유전자 발현 분석 파이프라인 시스템 개발 등을 수행하였다. 개발된 파이프라인 시스템을 생명과학자에게 제공하여 그 유용성을 검증하였다. □ 연구개발결과의 중요성 mRNA의 분해 조절 메커니즘은 대부분의 진핵 생물에서 보존이 잘 이루어지고 있음에도 불구하고 이를 기반으로 하는 전사 후 단계에서의 유전자 발현 조절, 특히 이들 mRNA 분해 조절 메커니즘이 어떤 유전자를 표적으로 하여 해당 유전자의 발현을 조절하는 지에 관한 연구는 매우 미흡하다. 특히, PARE-Seq을 활용한 mRNA 분해 기반의 유전자 발현 조절 매커니즘의 분석 및 오믹스 데이터와의 연계 분석을 지원하는 파이프라인 시스템은 국내외적으로 개발 사례가 없다. 따라서 본 연구에서 연구/개발된 PARE-Seq 기술 기반의 유전자 발현 분석 파이프라인은 mRNA 분해 매커니즘에 의해 조절되는 유전자들을 발굴하고, 이들 유전자와 질병과의 연관성을 분석하는 연구를 가속화하는데 크게 기여할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
