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메타게놈 서열에 존재하는 보존적인 전사와 번역 인자를 이용한 ORF 예측
정대은(Dea-Eun Cheong),김근중(Geun-Joong Kim) 한국생물공학회 2010 KSBB Journal Vol.25 No.5
미생물은 지구상에 약 5 × 10<SUP>30</SUP> 정도의 개체가 존재하며, 350~550 Pg (1Pg = 10<SUP>15</SUP>g)의 탄소, 85~130 Pg의 질소, 9~14 Pg의 인 등, 지구상의 어떠한 생물 종보다 거대한 양의 원소를 포함하고 있다 [28]. 또한 이러한 미생물과 생태계를 구성하는 다른 유기체나 무기물과의 관계가 지속적으로 밝혀지고 있다. 이러한 연구들의 기본적인 목표는 상호작용에 중요한 인자들의 규명 (대표적으로 유전자)하는 것이기 때문에, 염색체에 존재하는 true ORF의 검색과 확인은 가장 중요한 기본 수단이 된다. 그러나 다양한 미생물로 구성된 환경 유전체는 기존 정보로 검색 가능한 비율을 정확하게 유추할 수 없기에 많은 어려움이 있다. 이렇게 경계가 불분명한 자료의 검색을 위해서는 보다 많은 정보를 필요 (training 이나 space를 규정하기 위한 보다 많은 유전자 서열)로 하며, 다른 검색 방법이나 기법들이 추가적으로 개발되어야 할 것이다. 이러한 방법의 대안으로써, 미생물의 유전자간 서열에 존재하는 전사/번역인자의 보존성에 근거한 검색방법은 개량여하에 따라 광범위한 적용 범위를 지닐 것이다. 현 수준에 서도 조합 탐색, 즉 기존의 방법과 혼용하거나 기존의 방법을 보완하는 과정으로 충분한 가치를 지니고 있다. 이러한 추정은, 기존의 ORF 중심의 발굴 결과와 전혀 일치되지 않는 경우에서부터 90% 이상 일치하는 등의 결과로서 확인하였다. 일치 되지 않는 많은 경우가 BLASTing으로 검색되지 않는 새로운 ORF를 포함하기 때문이다. As sequencing technologies are steadily improving, massive sequence data have been accumulated in public databases. Thereby, programs based on various algorithms are developed to mine useful information, such as genes, operons and regulatory factors,from these sequences. However, despite its usefulness in a wide range of applications, comprehensive analyses of metagenome using these programs have some drawbacks, thereby yielding inaccurate or complex results. We here provide a possibility of signature sequences (cis-acting transcriptional and translational factors of metagenome) as a hallmark of ORFs finding from metagenome.
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정대은(Dea-Eun Cheong),김근중(Geun-Joong Kim) 한국생물공학회 2010 KSBB Journal Vol.25 No.3
Monogenic disease의 치료를 위한 하나의 전략으로 viral vector를 이용한 gene therapy에 비해 독성이 적은 gene targeting 기술을 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 구의 주된 관점은 자연적인 HR의 낮은 효율을 개선하기 위한 DSB 유도 방법으로, 선택성을 높일 수 있는 긴 염기서열의 인식이 가능한 artificial endonuclease의 개발이다. 본 글에서는 이러한 artificial endonuclease 중, 가장 많이 연구 되고 있는 homing endonuclease와 zinc finger nuclease를 간략히 소개하였다. 전자와 후자 모두, 인식 서열에 대한 일정 수준의 tolerance (인식 서열 일부가 특이적이지 않아 다른 염기로 구성된 경우)가 존재하여, 일정한 비율로 다른 target을 절단할 수 있는 가능성이 존재한다. 이러한 점은, meganucleases를 치료 목적으로 이용할 때 세포 독성을 나타내는 근본원인 중 하나이다. 두 종 모두 이러한 특성을 가짐에도 불구하고, 완전한 비자연적인 후자 보다는 전자의 경우가 보다 효과적이며 낮은 세포독성을 보이는 것으로 보고되고 있다. 물론 실험 조건이나 적용되는 세포 종류, 인위적인 단백질의 발현 정도에 따라 세포 독성 유무 또는 정도에 차이가 나타남이 확인되고 있다. 이러한 사실들에 근거할 때, gene targeting을 유도하기 위한 artificial endonuclease의 서열 특이성을 증대시키는 것이 가장 중요하나, 그 외 여러 인자들에 대한 복합적인 연구 역시 필요함을 보여준다. 현재까지 실제 치료제로 쓰인 예는 없지만, 시험관내에서 보이는 결과와 모델 개체에서 이루어진 표적화 정도, 관련된 단백질 치료제들이 지닌 잠재성을 비교할 때 매우 큰 가능성을 지니고 있음은 충분히 확인할 수 있다. Monogenic diseases are resulted from modifications in a single gene of human cells. Because their treatment with pharmacological medicine have a temporary effect, continuous nursing care and retreatment are required. Gene therapy, gene targeting and induced pluripotent stem cell (iPSC) are considered permanent treatment methods of them. In gene therapy, however, retroviral vectors that have potential toxicity caused by random insertion of harmful virus are used as vehicles for transferring genetic materials. On the other hand, gene targeting could replace and remove the modified gene though homologous recombination (HR) induced by site-specific endonucleases. This short review provides a brief overview on the recently tailored endonucleses with high selectivity for HR.
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