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포스트 게놈 프로젝트
포스트 게놈(post-[접두사]: 후의, genome: 게놈)은 -시대, -프로젝트의 형태로 많이 쓰이며 ‘후속(後續)게놈’이라고도 한다. [[인간 게놈 프로젝트|인간 게놈 프로젝트(HGP: human genome project)]]에서 인간 게놈 지도를 완성한 이래로, 이와 관련된 연구 및 기술·정보는 물론이고, 이러한 순기능뿐만 아니라 이로 인해 발생한 문제점과 현상, 인류가 풀어가야 할 과제 등을 모두 아우르는 개념이다. 즉, 밝혀진 염기 서열을 통해 유전자 기능을 알아내어, 개인 특성 분석 또는 질병 치료·예방과 같은 실제적인 활용을 하기 위한 연구이다. 생명현상 원리의 규명, 연구의 상업화, 다른 분야로의 응용 등을 가능케 하는 주요 도구로 전망되고 있다.
포스트 게놈
게놈프로젝트의 역사
게놈프로젝트의 완성
포스트 게놈의 의미
포스트 게놈의 연구 방향
기능유전체학
기능유전체학의 의미
기능유전체학은 게놈 염기서열이 결정된 유전자와 유전 산물에 기능을 부여하는 학문이다. 궁극적 목적은 한 개체의 일생을 통해 모든 유전자들의 발현 패턴을 결정하는 것으로 학문의 체계가 수립 된지 10여년 밖에 되지 않았으나, 생물학자들의 주요 연구 분야로 자리잡고 있다. 유전체 데이터를 기반으로 연구가 이루어지기 때문에, 유전체의 기능 연구 및 적용을 단백질체학(Proteomics)로 분류하기도 한다.
기능유전체학의 연구 방향
유전자의 생화학적, 대사적 활성, 세포 기능 및 생리학적 기능을 충분하게 이해하기 위해서 다양한 방법들이 이용되고 있다. 대표적으로 유전체의 주석달기(genome annotation)와 DNA 칩을 이용한 방법, 단백질체(Proteome)을 이용한 방법이 있다. 유전체의 주석달기는 처음에 밝혀진 염기서열만을 이용해 기능이 알려지지 않은 유전자를 잠정적으로 동정하여, 나머지 유전자의 종류와 기능을 분석하는 기술이다. DNA 칩(DNA 마이크로어레이)을 이용한 방법은 유전자 발현 평가에 가장 효율적인 방법으로 유전자 발현과 mRNA 생산을 추적하는데 이용된다. 단백질체를 이용한 실험은 mRNA 연구에서 알 수 없는 유전체 기능에 대한 중요 정보를 제공할 수 있기 때문에 DNA칩을 이용하는 것보다 더 많은 정보를 제공한다.
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이러한 기술을 이용한 기능유전체학은 화학의 주기율표와 같이 인간 유전자의 분류를 쉽게 만들것으로 전망된다. 뿐만 아니라 질병치료를 위한 신약 개발 및 질병의 예후를 기반으로 한 치료도 가능할 것으로 여겨진다. 하지만 주석달기나 다른 방법에 의해 부여된 기능은 유전자 산물이 세포 내의 조건에 의존하고 있어 그 결과가 다르게 나타날 우려가 있다. 또한 발현되지 않은 DNA의 역할, 단백질체의 모든 종류 및 기능 개인의 질병 및 건강과 SNP의 상관관계 등이 아직까지 해결되지 않았기 때문에, 발전 가능성에 대한 우려도 상당하다.
비교유전체학
비교유전체학의 의미
비교유전체학은 밝혀진 염기서열을 토대로 타종간의 혹은 지리적 격리가 일어난 동종간의 등 비교대상을 지정해 질병이나 진화적 특징, 유전자의 기능적 차이 및 유전병의 원인 등을 규명하는 학문이다. 인간 게놈 프로젝트와 관련해 생쥐, 초파리, 선충과 같은 다른 생명체와의 다양한 연구가 진행되었다.
비교유전체학의 연구방향
비교유전체학의 최초의 비교대상은 haemophillus infuenzae로 H.infuenzae의 서열 발표 후 더 작은 원핵생물인 mycoplasma genitalium의 580,070개의염기쌍과 더 큰 원핵생물인 E.coli의 4,639,221개의 염기쌍서열이 밝혀졌다. 그 결과를 연계시킬 목적으로 한 생물이 다른 생물체에서는 없어진 유전자를 가지고 있는지 알아보기 위해서 게놈의 염기쌍 서열을 비교하는 생물학의 새로운 학문인 비교유전체학이 시작되었다. 아래의 예시와 같은 초기의 간단한 비교방법을 시작으로 현재는 다양한 종과 비교를 통해 DNA 서열을 통하여 밝혀진 염기의 차이를 통하여 질병의 진단, 처방 및 예방이 가능할 것으로 전망되고 있다.
| * | H.influenzae | M.genitalium | E.coli |
|---|---|---|---|
| 아미노산생합성효소 | o | x | o |
→ M.genitalium이 기생체이며 자신을 둘러싸고 있는 인간의 비뇨생식기관으로부터 모든 아미노산을 얻는다는 것을 의미한다
약물유전체학
약물유전체학의 의미
약물유전체학은 약물에 대한 게놈
SNP와 단일유전자 결함에 의해 발생하는 인간 질병들 사이의 연관성을 연구하는 학문
해당 질병에 대한 발병 경향성을 확인할수있음 다인자 형질이 관련된 질병(암, 심혈관계 질환) 과 연관되는 SNP 세트도 규명 가능하다. 약물에 대해 개인들이 보이는 반응성의 차이와 관련된 SNP 규명가능 이러한 정보를 기초로 의사들이 환자의 SNP검색 후, 여러 약물에 대한 환자의 반응을 사전에 예측해, 환자에게 가장 적합한 약물 투여하는 방법을 고안하는 학문
약물유전체학의 연구방향
관련 기술 개발
프로테오믹스(proteomics)
프로테오믹스의 정의
포스트 게놈 프로젝트의 하나로 protein(단백질)과 ome(전체)의 합성어 프로테옴(1995년 마크 윌킨스)에 대한 연구이다. 프로테옴(단백질체)의 분석을 통해 이상, 변형, 인간의 질병의 원리를 밝혀낼 실마리를 찾는 것이 목적이다. 게놈 프로젝트 이 후 유전자 배열을 알려주는 게놈 지도가 성공적으로 완성되었지만 단백질이 실제로 세포 안에서 어떤 기능을 갖고 작용하는 지에 대한 연구가 필요했다. 인간의 생명활동을 관장하는 단백질들은 유전자에 의해 정해진 후의 자세한 과정과 단백질의 작용을 밝혀내는 것이 게놈프로젝트 이 후 밝혀 내야 할 중요한 생명공학의 단서가 되고 있다.
프로테옴 용어의 기원과 의미
프로테옴의 연구는 인간의 신체를 구성하는 성분이기도 하며 인간의 생명을 관장하는 세포를 형성하는 중요한 핵심이 되는 단백질이 변화하는 수 많은 상황 속에 어떻게 활동하고 작용하는 지에 대한 것이다. 게놈은 인간 전체의 유전자 정보를 담고 있다면 프로테옴은 특수한 상황, 세포에서만 만들어지고 작용한다. 인간의 유전자 염기서열은 게놈 프로젝트를 통해 완성 되었지만 그 속에 단백질이 움직이는 경로와 각각의 상황에 따른 단백질 산물을 분석 해야만 세포 내 기능을 분석할 수 있다.
프로테오믹스의 연구 방향
프로테오믹스 프로젝트에는 미국, 유럽, 아시아의 많은 국가들이 광범위하게 참여하고 있다. 현재는 분석 기술 표준화 논의와 산별적인 단백질 기능 구조 탐색 단계를 진행중이다. 단백질의 3차원적 구조, 기능, 네트워크 분석을 목표로 하며 이 연구 방법은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 한 세포의 단백질을 추출 분리 해낸 후 분석하는 기술이 그 것이다. 효과적으로 발현량이 낮은 단백질 분리하고 질량분석기로 분석하는 기술이 프로테오믹스의 핵심이라 할 수 있다. 프로테오믹스는 단백질 차원에서 유전자의 정확한 기능을 밝혀내는데 목표를 두어 유전자 구조와 실제 발현되는 기능 사이의 연결고리를 찾는 것이 목적이라 할 수 있다.
합맵 (반쪽 게놈지도, hapmap)
반쪽 게놈지도의 정의
인간의 형질은 양쪽 부모로부터 받은 유전자 한쌍의 유전자로 결정되는데 이때 한 쌍의 유전자보다 어느 한 쪽에서 받은 변이의 조합이 더 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. 치명적 질병을 일으킬 수 있는 단일 염기 변이(SNP)를 분석하여 유전적 형질에 따른 질병 발생 유형과 발병 빈도 등을 분석함으로써 생명과학의 새로운 분야로 각광받고 있다.
합맵의 연구 방향
비교게노믹스
비교게노믹스의 정의
비교게노믹스의 연구 방향
침팬지 게놈프로젝트
문제점
ELSI
ELSI의 기원과 의미
윤리학적 문제점
게놈 선언
법적 문제점
사회적 문제점
연구 진행 과정 및 전망
해외 연구
국내 연구
연구 전망
관련 링크
- http://www.eva.mpg.de/neandertal/ 네안데르탈인 게놈프로젝트
같이 보기
유전자치료, 생물정보학, 국제 변이체 관련 프로젝트(Human Variome Project), 1000 게놈 프로젝트(1000 Genomes Project), 인간미생물군집프로젝트(HMP·Human Microbiome Project), 네안데르탈인 유전체 프로젝트(Neanderthal Genome Project), 제노그레픽 프로젝트(Genographic Project), 게놈 분석, 게놈사업, 유엔교육과학문화기구(유네스코), 바이오인포매틱스(bioinformatics)
참고 문헌
- Susan R. Barnum, ;오계헌 [외]공역 《생명공학》, 월드사이언스, 2005년, p.~~
- Weaver, Robert Franklin, ;박상대 [외]역, 《분자생물학》, 라이프사이언스, 2000년, p.~~
- Prescott, Harley,Klein, ;김영민 [외]역, 《미생물학》, 라이프사이언스, 2005년, p.~~
- Sadava, ;이광웅 [외]역, 《생명:생물의 과학》, 교보문고, 2010년, p.~~