제 6장. 유전체 지도 작성과 지도 데이터베이스.

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1 제 6장. 유전체 지도 작성과 지도 데이터베이스

2 유전체 지도 작성과 염기서열 분석의 상호관계 특정 염색체의 전체 염기서열을 확정하려면
EST(Expressed sequence tags) STS(Sequence tagged sites) 단일 유전자 서열 미완성 DNA 클론 서열 및 완성된 유전체 서열 트랙 등으로 구분해야 한다.

3 유전체 지도의 구성 요소 DNA Marker - DNA segment - Size : 1 or 300~400bp
유전체내 상대적 위치가 알려져 있다. 검출방법 : PCR, Hybridization 다양한 곳에 존재하고 있다. Fig. 2:  12번 염색체상의 연관지도(A), BC5F5 계통의 벼멸구 생물검정 (R1과  R2 저항성 계통), (S1과 S2 감수성계통) (B), 물리지도상의 벼멸구 저항성 유전자의 위치9C).

4 유전체 지도의 구성 요소 2. Polymorphic Marker 개인간의 염기서열에 차이가 있는 Marker
Genetic linkage map 만들때 사용 유전체 지도 작성에 사용되었던 초기의 Polymorphic Marker Restriction Fragment Length Polymorphism(RFLP) Variable Number Tandem Repeat Unit(VNTR) Repeated sequence Micro satellite Short Tandem repeats (STR) STR Polymorphism (SSTR) Short Sequence Length Polymorphism (SSLP) Single Nucleotide Polymorphism (SNP)

5 유전체 지도의 구성 요소 3. DNA Clone Cloning 매체의 출현 Yeast Artificial Chromosome
(YAC) : Geomic DNA Library 작성

6 유전체 지도의 구성 요소 ② Bacteria Artificial Chromosome (BAC)
③ P1-Artificial Chromosome (PAC) 인공염색체가 아닌 episome으로 작용 DNA안정성이 높고 서열분석이 쉽다. 넣을수 있는 DNA는 제한적

7 지도의 종류 세포유전학적 지도 (Cytogenetic Maps) 염색체상에서 Marker의 위치를 쉽게
볼 수 있게 만들어진 지도 지도 작성법 : Hybridization, Giemsa

8 지도의 종류 2. 유전자 연관 지도(Genetic Linkage Maps) 감수분열 지도 recombination 이용
통계학적 방법인 최대확률 적용 3. 방사선 하이브리드 (Radiation hybrid,RH) Genetic linkage maps와 매우 유사 염색체의 절단위치를 통계적으로 추론하는데 사용

9 지도의 종류 4. 전사지도 (Transcript Maps) - Gene Map ’99
5. 물리적 지도 (Physical Maps) - 지도 작성법:STS Contents Mapping 지도의 종류

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11 지도의 종류 6. 비교지도 (Comparative Maps) 7. 통합지도 (integrated Maps)

12 지도 작성의 복잡함과 허점 데이터 오류의 영향을 최소화 하기위한 전략
1. 가능한 다른 종류의 지도를 여러 개 동시에 평가하여 중복 성을 최대화 2. 지도의 해상도와 신뢰도를 상세히 점검하면서 통합지도와 유전체 카탈로그를 이용 3, 가능하면 절대적으로 중요한 표지자의 위치나 배치는 실험으로 확인 미묘하고 복잡한 문제들 1. 명명 법. 즉 다른 Genetic Marker와 요소들에 이름을 붙이는 문제    문제해결 – 다른 자료들을 조회해보고 자신이 사용하는 이름들을 번번히 갱신 2. 해상도의 한계    문제해결 - 3. 각각의 지도 작성 기술에 따라 측정된 거리에도 차이가 있을 수 있다. 4. 유전체정보의 표현수준이 다양하다. ->유전체 카탈로그를 작성하는 일은 유전체 정보를 제공하는데 있어서 비교적 새로운 방법.

13 데이터 보관소 GDB(Genome Database) 인간 유전체 프로젝트에 의하여 얻어진 유전체 지도 데이터를 보관하는
중앙보관소 - 구성: a. Human genetic segments (유전자, 클론, 증폭자, 절단점,반복서열..) b. Maps (세포유전체지도, GL, RH...) c. Mutations (주로 다형성과 관련)

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16 데이터 보관소 2. NCBI(National Center for Biotechnology Information )
유전체 지도 작성과 관련된 것 : ‘엔트레즈 유전체 분과’(Genome division of Entrez) Entrez : 600개 이상의 생물체에 대해 염기서열, 단백질 구조 및 서열, Pubmed 및 유전체 지도작성 정보와 같은 여러 종류의 데이터 에 접할 수 있는 통합된 통로를 제공. Human Genome Map viewer : 세포유전학적 지도, 유전자 지도, 물리적 지도 및 방사선 하이브리드 지도뿐 아니라 인간 유전체서열 데이터를 그래픽으로 나타낸 새로운 도구. - 데이터 베이스 검색은  Homo sapiens Genome View페이지에서 시작 - 검색 시 사용 가능한 검색어 : 유전자 기호, 유전자 이름, 표지자 이름, 별칭 등

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18 데이터 보관소 3. 마우스 유전체 이니셔티브 데이터베이스/마우스 유전체 데이터베이스
(Mouse Genome Initiative Database, MGI) - 마우스 유전체 카탈로그 공개자료 - 구성 : a. 마우스 유전체 데이터베이스(Mouse genome database,MGD) :지도와 유전자 자료로부터 시작되어 서열과 유전체 정보를 포함. 대립형질과 유전자 기능 및 역할 마우스 유전자 Marker와 명명법, molecular segment, 표현형, 비교 지도 작성 데이터, 연관지도와 세포유전학적 지도 및 물리적 지도의 그래프 도식, 지도작성에 대한 실험 데이터등을 포함. b. 마우스 유전자 발현 데이터베이스(Gene Expression database, GXD) c. 마우스 유전체 서열 프로젝트(Mouse Genome Sequence, MGS)

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20 지도작성 프로젝트와 관련 자료 세포유전학적 자료 - 유전성 및 후천성 염색체 이상을 밝혀내는데 유용
- 유전성 및 후천성 염색체 이상을 밝혀내는데 유용 - Marker는 염기서열에 기반을 두지 않고, 실험기법이 명확하지 않은 주관적 자료 다른 종과의 사이에는 통합이 극소량이거나 전혀 존재하지 않는다. - 주요자료 : GDB, NCBI Locus link, Unigene catalog 2. 유전연관 지도자료 많은 질병 유전자 지도 연구의 시발점이며 지도작성 연구의 근간 표준 인간 다형 성 연구센터(CEPH) 로부터 나온 유전자형에 근거하며 고해상도를 갖춘 정확하고 편리한 3세트의 지도자료를 사용. PCR에 의한 소수염기 반복서열 Marker의 유전형을 포함. 소수의 유전자지도와 세포 유전학적 지도를 포함.

21 지도작성 프로젝트와 관련 자료 3. 방사선 하이브리드 지도 자료 (RH Maps)
유전자 연관지도와 물리적 지도의 중간 정도 해상도를 가지므로 서열 정렬과 인간 유전체 서열의 완성에 요긴. 3개의 고해상 유전체 지도가 이 패널을 이용하여 작성되었으며 EST Marker 를 주로 사용하고 있다. - Genemap'99 : 잘 규명된 genetic marker의 골격에 상응하는 EST의 위치를 정함으로써 인간 의 유전자 지도 작성을 목적으로 한다. 30,000 여개의 unique한 gene locus 정보 사용된 marker 이름, 유전자 symbol, accession 번호, UniGene identifier로 검색 가능

22 지도작성 프로젝트와 관련 자료 4. STS Contents Maps와 자료
최근 RH 및 STS contents와 큰 DNA 삽입 클론 방법의 등장이 전체 유전체 분석을 위하여 필요한 초고속 검색 기술과 자동화를 가능하게 하였다. ex) WICGR (The Whitehead Institute Center for Genome Research) physical Maps 5. DNA sequence BLAST, NCBI Locus Link e-PCR : 특정 Marker를 포함하는 모든 서열을 제공 GM99, dbSTS, GDB, eGenome web site에서 결과확인 가능

23 지도작성 프로젝트와 관련 자료 6. 통합지도와 유전체 카탈로그화
통합지도 : 모든 유전자, Markers, Clones에 대해 위치를 추정평가 인간 유전체 카탈로그 : NCBI, GDB, eGenome 웹사이트를 포함 7. 비교자료 - MGD : 상동성 지도를 제공 8. 단일 염색체와 부분지도 자료 - 정밀한 지도작성에 중요

24 지도작성 자료의 실용성 연구자들이 유전체 정보를 활용하는 목적
a. 유전체 각 영역에 어느 유전체 요소가 존재하는 지를 발견하는 것 b. 한 부위에서 정의한 요소의 순서 결정 c. 특정 요소의 염색체 위치결정. 유전체 부위의 결정 정의된 부위의 컨텐츠와 순서 결정 클론이나 DNA 서열로부터 지도위치 결정하기