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http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.2877.html

'고추' 하면 떠오르는 친근감은 비단 우리나라 뿐만이 아닐 것입니다. 고추는 세계적으로 사랑 받고 있고 영양학적인 가치 또한 우수하여 토마토, 감자와 함께 대표적인 작물 중 하나로 꼽히고 있습니다. 그러나 생물학자들에게는 대중적인 선호도 이외에 토마토, 감자와 함께 고추에서 밝히고자 하는 흥미로운 관심 거리가 있습니다. 서로 닮은 듯 아닌 듯 한 이들 세 작물은 모두 가지과 (Solanaceae)에 속하는 것으로 진화와 육종을 통해 얻어진 공통된 특성과 특이적인 특성을 각각 분자적으로 밝히기에 좋은 모델이 되기 때문인데요, 특히 토마토와 고추의 경우 흥미로운 연구거리가 가득합니다.
첫번째, 토마토의 경우 사과나 바나나와 같이 에틸렌 가스에 의해 후숙성이 촉진되는 climateric fruit 인 반면, 고추는 포도와 같이 후숙성이 촉진 되지 않는 non-climateric fruit으로 같은 가지과 작물로써 서로 비슷한 유전자 세트를 가지면서도 서로 다른 형태의 숙성과정을 거치게 되는 메카니즘은 무엇일까?
두번째, 토마토의 유전체는 약 900Mb정도인데 반해 고추는 약 3Gb에 달하는 거대한 유전체 사이즈를 갖는 이유는 무엇일까?
세번째, 고추의 대중적인 인기의 근간이 되는 매운맛 성분인 캡사이신의 생합성 경로는 어찌 될까? 이 런 모든 질문에 대한 해답이 최근 생물정보 컨설팅 전문기업인 (주)인실리코젠에서도 참여한 서울대 최도일 교수님 연구팀에서 Nature genetics 에 발표한 논문 Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency in Capsicum species http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.2877.html 에서 모두 해결되었습니다.


논문에 많은 내용들이 있지만 그 중 후숙성 과실인 토마토와 그렇지 않은 고추와의 과실 숙성 메카니즘의 차이를 보여주는 마지막 메인 figure를 살펴보면, ripening 관련 유전자는 두 종 모두에서 보존되어 있으나 그림에서 보여지는 것과 같이 mRNA상의 발현의 차이로 (group I) 표현형의 차이가 유발된 것으로 나타났습니다. 이 중 주요 유전자는 ethylene이 생성되는 과정에 수반되는 유전자들의 발현이 고추에서 모두 저하되어 ethylene 생성이 저하되고 그로 인해 ethylene에의해 repression되는 CCS(capsanthin-capsorubin synthase)의 발현이 tomato에 비해 월등히 높게 나타나고, 결국 pepper-specific carotenoids인 Capsanthin, capsorubin의 합성이 높아 tomato와는 다른 표현형을 나타냈습니다. 반면, tomato에서는 CCS와 ortholog 관계를 갖는 CYC-B(chromoplast-specific lycopene beta-cyclase) 유전자의 발현이 ripening 과정 동안 ethylene의 높은 합성으로 인해 억제됨을 나타냄으로써 그 메커니즘을 밝혔습니다.


Comparative fruit ripening


이 외에도 고추에 많은 비타민 함량의 메커니즘이라던가, 토마토와 고추의 과실이 물러지는 차이의 원인 메커니즘과 같은 유전체 전문가가 아니더라도 흥미를 가질 만한 많은 내용이 담겨 있습니다. 물론 유전체 전문가(?)의 입장에서도 소중한 정보가 가득합니다. 사실 제가 마지막 figure만을 소개한 이유는 이 하나의 figure를 위해 수행되어야 하는 genome assembly(유전체 서열 완성), gene structure분석(유전자의 서열 및 구조, 유전자 기능, 유전체내 전체 유전자 세트), gene family분석(ortholog, paralog분석) , genome expansion분석( repetitive sequence분석), gene expression 분석(transcription factor분석, RNAseq 분석, pathway 분석), genome variant 분석(SNP, indel 분석), phylogeny 분석과 같은 많은 분석이 수반되어야 하고, 이러한 정보는 supplementary information에서 제공하고 있는 table 54개, figure 49개에 고스란히 담겨져 있음을 알려드리고 싶어서 입니다. 이들 데이터는 마지막 figure와 같은 많은 생물학자들에게 실마리를 제공할 리소스 데이터로 제공이 될 것이기에 그 잠재력이 더욱 큽니다.

Gene structure분석 파이프라인



마지막으로 이번 연구의 가장 큰 성과라면, 순수 국내 연구진의 기술로 이뤄졌다는 점과 생물정보의 학문적 발전입니다. 식물의 유전체에는 유전자 영역 이외에 repeat 영역이 포유류나 균류, 미생물에 비해 매우 많이 존재하기 때문에 실제 유전체 서열을 완성하기에 매우 까다로운 조건을 갖고 있습니다. 단적으로 토마토, 감자의 경우 국제 컨소시엄을 통해 전세계 연구진의 협업에 의해 이뤄진 점만 보더라도 고추 유전체의 완성은 의미가 크다고 할 수 있습니다. 더욱이 유전체 크기가 토마토에 비해 3배이상 커지고 커진 대부분이 repetitive sequence에 해당하는 LTR retrotransposons 임을 감안하면 유전체 서열 어셈블리만 보더라도 많은 노력이 수반됐음을 알 수 있습니다. 실제, 오픈 소스 프로그램(SOAPdenovo, SSPACE, FLAKE)과 상용 프로그램(CLC Assmebly Cell; CLCbio사, 서울대, (주)인실리코젠의 공식 MOU를 통한 지원)이 모두 이용되었으며, 시퀀싱 또한 다양한 플랫폼/디자인으로 여러번의 수정과 시도를 반복하며 현재의 결과를 얻어냈습니다. 뿐만 아니라 유전자 구조 분석 또한 세계적인 수준의 분석이 진행되었으며 genome expansion, gene expression, 진화적론적인 phylogenetic 분석 모두 국내 연구진들의 몰입적인 연구를 수행한 결과라 할수 있습니다.
다시한번, 생물정보 컨설팅을 전문으로 하는 (주)인실리코젠의 입장으로 NGS라는 막강한 도구와 나날이 정신없이 발전하고 있는 생물정보학의 발전을 통해 보다 많은 좋은 소식이 있기를 기대해 봅니다.

Posted by 人Co

안녕하세요! 드디어 2013년이 지나고 2014년이 되었습니다. 벌써(?) 27번째 연말을 맞이하게 된 저는 입사 10개월차 파릇파릇한 신입사원 입니다. 매년 특별한 연말을 보내고 싶은 마음은 굴뚝같지만, 현실은 TV 앞에 앉아있는 저의 모습에 씁쓸해지곤 하는데요. 입사 후 처음으로 해를 넘기게 된 글쓴이에게 연말에 기억에 남는 일을 이야기 하라고 한다면 단연 얼마전에 있었던 (주)인실리코젠에서의 2013년 송년회라고 말 할 것입니다.

2013년이 4일 남은 12월 27일, 일 년 동안 열심히 일한 (주)인실리코젠 식구들이 송년회를 위해서 오전근무를 마치고 사장님의 말씀을 듣기 위해 본사로 모였습니다. 드디어 2014년에 10주년을 맞이하는 (주)인실리코젠, 한 해를 마무리하며 내년에는 더 훌륭한 人Co인이 되기로 결심합니다.

설레는 마음으로 송년회 행사를 위해 본사로 모인 人Co인

사장님 말씀

이번 송년회는 CultureDay도 같이 진행되어 영화 ‘변호인’을 보기 위해 추운 날씨에도 즐거운 마음으로 영화관으로 이동하였습니다. 영화 속 돼지국밥을 맛있게 먹는 ‘송변’(송강호)에게 너무 몰입한 나머지 급격하게 허기진 배를 붙잡고 본격적인 회식 장소로 이동했습니다.

회식자리에 빠지면 섭섭한 고기와 술

드디어 회식 장소에 도착했습니다. 불판에 고기가 슬슬 구워지고, 사장님의 건배사와 함께 본격적인 송년회가 시작되었습니다. 모두들 정말 행복한 표정이죠?



사장님의 건배요청으로 훈훈해진 분위기

송년회의 꽃(?)이라 할 수 있는 미모의 두 사회자입니다. 부끄럽지만 난생 첫 사회를 보게 된 글쓴이(좌)와 송하나 사원(우) 입니다. Descign팀에서 준비해주신 예쁜 머리띠와 요술봉까지 하고 나니 저희가 더 신나서 한동안 셀카 삼매경에 빠졌답니다.


첫 진행에 단단히 얼어있는 두 MC, 걸그룹 걸스데이 만큼의 미모는 아니지만 예쁘게 봐주세요~


셀카삼매경 중인 두 MC

이 날 송년회는 두 개의 코너로 진행 되었답니다. 첫 번째 순서는 좀 더 의미 있고 색다른 연말 행사를 위해 야심 차게 준비한 ‘Goodbye 2013 후원의 밤’ 입니다. 전직원이 기부한 물품을 경매하고, 발생한 수익을 기부하는 아주 훈훈한 코너입니다. 과연 어떤 경매 물품이 나왔을까요?

경매물품들 중 가장 경쟁이 치열했던 것이 바로 아래 그림입니다. 수 많은 경쟁자를 뚫고 신가희 박사님께서 이 멋진 그림의 주인이 되셨답니다. 그 밖에도 많은 물품들의 경매로 모든분들이 잠시 고기먹는것도 잊은채 집중해 주셨습니다. 낙찰 받은 물품을 그 자리에서 선물하는 훈훈한 분위기 까지... 송년의 밤이 깊어 갑니다.

최고가에 낙찰된 그림

경쟁이 치열했던 물품이 있었던 반면, 안타깝지만 그렇지 못한 경우도 있었으니...


짜잔~ 추억의 LP판이 경매에 나왔습니다. 하지만 낙찰자가 없었다는 속상한 후문이.....

원하는 상품을 차지하기 위한 긴장감이 느껴지는 경매 현장입니다. 각자의 번호표를 번쩍 들고 가장 높은 가격을 외치는 사람이 낙찰자가 될 수 있습니다.

사진만 봐도 뜨거운 열기가 느껴지는 인실리코젠 후원의밤!

경매진행을 위해 특별히 섭외된 능력자 MC 두 분이십니다. 환상의 콤비를 자랑하며 매끄럽고 흥미진진하게 경매를 진행 해주셨습니다. 내년 송년회도 부탁 드립니다!

다소곳한 자세로 경매진행 중인 두 흔남 MC,
황선수 사원(좌)과 유승일 사원(우)

후원의 밤에서 발생한 경매수익금은 UN산하기구인 UNICEF(국제연합아동기금) 한국위원회에 기부되었습니다. UNICEF는 1965년 노벨평화상을 수상한 단체로 가난한 국가의 굶주리는 어린이를 위해 긴급 구호, 영양, 예방 접종, 식수 문제 및 환경 개선, 기초 교육 등과 관련된 일을 하고 있습니다. 부디 도움이 되었으면 좋겠습니다!

후원의 밤 순서가 끝나고, 드디어 기다리고 기다리던 빙고게임 순서 입니다. 연차차감 없는 이틀 휴가를 차지하기 위해 글쓴이를 포함한 모든 분들이 열정적으로 게임에 참여했습니다. 무작위로 뽑은 이름이 하나씩 불리워질 때마다 함성과 탄성의 목소리가 절로 터져 나왔습니다.

무작위로 선택된 25명의人Co인의 이름으로 채워진 빙고판!
과연 행운의 주인공이 될 수 있을까요?

드디어 수많은 경쟁자를 뚫고 가장 먼저 빙고를 외친 3명의 주인공이 탄생했습니다. 2014년은 세 분의 해가 될 것 같습니다 :-)

빙고게임의 우승자 세 분의 기념촬영, 부럽습니다!

이것으로 人Co인들이 있기에 성황리에 마무리된 (주)인실리코젠의 송년회였습니다.
연말 특선 영화보다, 연말 시상식 보다 훨씬 특별하고 재미있었던 (주)인실리코젠의 송년회! 내년에도 기대해 봅니다. 올 한 해 원하는 모든 일들이 이루어 지기를 바라며, 한 해 동안 人Co인들의 열정과 체력에 박수를 보냅니다.

작성자 : Data Science Center 김지예

Posted by 人Co