최근 차세대염기서열분석(Next-generation sequencing, NGS) 기술과 유전체어셈블리 알고리즘의 발전으로 다양한 종의 방대한 양의 유전체 염기서열 데이터가 축적되었다. 이러한 방대한 유전체 염기서열 데이터를 바탕으로 대규모 비교유전체 연구와 유전체 진화연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 ...
최근 차세대염기서열분석(Next-generation sequencing, NGS) 기술과 유전체어셈블리 알고리즘의 발전으로 다양한 종의 방대한 양의 유전체 염기서열 데이터가 축적되었다. 이러한 방대한 유전체 염기서열 데이터를 바탕으로 대규모 비교유전체 연구와 유전체 진화연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 차세대염기서열분석 기술의 발전함에 따라 염기서열 분석에 드는 시간과 비용이 매우 감소하여 다양한 종의 집단 수준의 유전체 비교 및 진화 연구가 가능해 졌으며, 이를 통해 생물종의 집단 별 유전체 특성과 이와 관련된 생물학적 메커니즘을 이해하기 위한 노력이 이어지고 있다. 대규모 유전체 진화분석을 위해서는 다수 종에서 보존되어 있는 지역인 신터니 블록을 찾고 이를 바탕으로 유전체 구조의 진화과정을 연구하게 된다. 그러나 다양한 종의 유전체 데이터로부터 신터니 블록을 찾고 시각화 하여 표현하는 것은 생물정보학 기술이 없는 일반 연구자들에게 매우 어려운 일이다. 이러한 일반 연구자들을 위하여 쉽게 신터니 블록 분석을 할 수 있는 기능을 제공하는 웹 사이트들이 개발되었지만, 사용자의 유전체 데이터를 입력으로 받아 분석하지 못 하고, 사용자가 원하는 신터니 블록의 정의를 사용하지 못하는 등의 제약이 있다. 이를 해결하기 위해서 Synteny Portal과 mySyntenyPortal을 개발했다. Synteny Portal은 신터니 블록의 생성, 시각화, 브라우징 기능을 제공하는 웹 사이트로, 사용자는 미리 구축되어 있는 Synteny Portal의 데이터베이스를 활용해 신터니 블록 분석을 수행할 수 있다. 또한 mySyntenyPortal은 사용자의 데이터를 직접 활용하여 신터니 블록을 생성하고 이를 활용하여 신터니 블록 분석을 할 수 있는 웹 사이트를 만드는 기능을 제공하는 어플리케이션 패키지이며, mySyntenyPortal을 통해 만들어진 웹 사이트는 여러 연구자들이 동시에 접근하여 분석에 사용할 수 있도록 공개할 수 있다. 본 연구에서는 Synteny Portal과 mySyntenyPortal을 활용하여 세가지 포유류(인간, 쥐, 소)의 비교유전체 분석을 수행했다. 또한 집단 수준의 비교유전체 및 진화 연구는 생물종의 유전체 다양성과 역사를 깊게 이해하는데 크게 기여할 수 있다. 특히 토종가축종의 유용형질 보존과 발전을 위해 유전체의 진화이력과 특성을 이해하는 것은 매우 중요하다. 따라서 집단 수준의 유전체 진화 연구를 위해서 단일염기다형성 데이터를 비교분석하여 집단의 유전체 진화 기원과 역사를 밝히는 분석 방법론을 개발했다. 개발된 방법론은 한국토종돼지(Korean native pig, KNP)와 6가지 포유류종(소, 양, 말, 개, 고양이, 인간)과 5가지 다른 돼지품종(Korean wild boar, Duroc, Yorkshire, Landrace, Minipig)의 데이터와 함께 유전체 진화와 기능 분석에 적용하였다. 한국토종돼지 분석을 통해 단일염기다형성의 진화적인 역사와 이와 관련된 한국토종돼지 특이 유전자를 찾아냈다. 이 연구의 결과로부터 진화과정상에서 후각 관련 기능이 특화되고 다양화되었다는 사실과 한국토종돼지가 다른 돼지 품종들과는 구분되는 다른 가축화 역사를 가지고 있다는 것을 밝혀냈다. 본 연구에서는 대규모 유전체 진화와 집단 유전체 진화 연구를 위한 비교유전체 방법론들을 개발하고 이를 활용하여 진화연구을 수행했다. Synteny Portal과 mySyntenyPortal은 기존 분석 프로그램의 한계를 보완하여 일반 생물연구자들이 쉽게 유전체 진화 연구를 위한 신터니 블록 분석을 할 수 있게 해준다. 또한 집단 수준의 유전체 진화 분석 방법론은 유전체 진화 연구에 새로운 통찰력을 제공하며, 특히 본 연구는 가축의 비교유전체와 집단유전체 분석을 통한 유전체 진화와 가축화에 대한 더 깊은 이해를 위한 좋은 예시가 될 것이다.
최근 차세대염기서열분석(Next-generation sequencing, NGS) 기술과 유전체 어셈블리 알고리즘의 발전으로 다양한 종의 방대한 양의 유전체 염기서열 데이터가 축적되었다. 이러한 방대한 유전체 염기서열 데이터를 바탕으로 대규모 비교유전체 연구와 유전체 진화연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 차세대염기서열분석 기술의 발전함에 따라 염기서열 분석에 드는 시간과 비용이 매우 감소하여 다양한 종의 집단 수준의 유전체 비교 및 진화 연구가 가능해 졌으며, 이를 통해 생물종의 집단 별 유전체 특성과 이와 관련된 생물학적 메커니즘을 이해하기 위한 노력이 이어지고 있다. 대규모 유전체 진화분석을 위해서는 다수 종에서 보존되어 있는 지역인 신터니 블록을 찾고 이를 바탕으로 유전체 구조의 진화과정을 연구하게 된다. 그러나 다양한 종의 유전체 데이터로부터 신터니 블록을 찾고 시각화 하여 표현하는 것은 생물정보학 기술이 없는 일반 연구자들에게 매우 어려운 일이다. 이러한 일반 연구자들을 위하여 쉽게 신터니 블록 분석을 할 수 있는 기능을 제공하는 웹 사이트들이 개발되었지만, 사용자의 유전체 데이터를 입력으로 받아 분석하지 못 하고, 사용자가 원하는 신터니 블록의 정의를 사용하지 못하는 등의 제약이 있다. 이를 해결하기 위해서 Synteny Portal과 mySyntenyPortal을 개발했다. Synteny Portal은 신터니 블록의 생성, 시각화, 브라우징 기능을 제공하는 웹 사이트로, 사용자는 미리 구축되어 있는 Synteny Portal의 데이터베이스를 활용해 신터니 블록 분석을 수행할 수 있다. 또한 mySyntenyPortal은 사용자의 데이터를 직접 활용하여 신터니 블록을 생성하고 이를 활용하여 신터니 블록 분석을 할 수 있는 웹 사이트를 만드는 기능을 제공하는 어플리케이션 패키지이며, mySyntenyPortal을 통해 만들어진 웹 사이트는 여러 연구자들이 동시에 접근하여 분석에 사용할 수 있도록 공개할 수 있다. 본 연구에서는 Synteny Portal과 mySyntenyPortal을 활용하여 세가지 포유류(인간, 쥐, 소)의 비교유전체 분석을 수행했다. 또한 집단 수준의 비교유전체 및 진화 연구는 생물종의 유전체 다양성과 역사를 깊게 이해하는데 크게 기여할 수 있다. 특히 토종가축종의 유용형질 보존과 발전을 위해 유전체의 진화이력과 특성을 이해하는 것은 매우 중요하다. 따라서 집단 수준의 유전체 진화 연구를 위해서 단일염기다형성 데이터를 비교분석하여 집단의 유전체 진화 기원과 역사를 밝히는 분석 방법론을 개발했다. 개발된 방법론은 한국토종돼지(Korean native pig, KNP)와 6가지 포유류종(소, 양, 말, 개, 고양이, 인간)과 5가지 다른 돼지품종(Korean wild boar, Duroc, Yorkshire, Landrace, Minipig)의 데이터와 함께 유전체 진화와 기능 분석에 적용하였다. 한국토종돼지 분석을 통해 단일염기다형성의 진화적인 역사와 이와 관련된 한국토종돼지 특이 유전자를 찾아냈다. 이 연구의 결과로부터 진화과정상에서 후각 관련 기능이 특화되고 다양화되었다는 사실과 한국토종돼지가 다른 돼지 품종들과는 구분되는 다른 가축화 역사를 가지고 있다는 것을 밝혀냈다. 본 연구에서는 대규모 유전체 진화와 집단 유전체 진화 연구를 위한 비교유전체 방법론들을 개발하고 이를 활용하여 진화연구을 수행했다. Synteny Portal과 mySyntenyPortal은 기존 분석 프로그램의 한계를 보완하여 일반 생물연구자들이 쉽게 유전체 진화 연구를 위한 신터니 블록 분석을 할 수 있게 해준다. 또한 집단 수준의 유전체 진화 분석 방법론은 유전체 진화 연구에 새로운 통찰력을 제공하며, 특히 본 연구는 가축의 비교유전체와 집단유전체 분석을 통한 유전체 진화와 가축화에 대한 더 깊은 이해를 위한 좋은 예시가 될 것이다.
Recent advances in next-generation sequencing (NGS) technologies and genome assembly methods have enabled the accumulation of a huge amount of genome sequences from various species. This provides great opportunities for large-scale comparative genomics and genome evolution studies. Also, the cost-ef...
Recent advances in next-generation sequencing (NGS) technologies and genome assembly methods have enabled the accumulation of a huge amount of genome sequences from various species. This provides great opportunities for large-scale comparative genomics and genome evolution studies. Also, the cost-effective production of next-generation sequencing data has enabled the population-scale comparative and evolutionary studies for various species, which are essential for obtaining the comprehensive insight of molecular mechanisms underlying species- or breed-specific traits. For the large-scale genome evolution study, identifying and utilizing synteny blocks, genomic regions highly conserved among multiple species, is a key for understanding genomic structure and the evolutionary history of genomes. However, the identification and visualization of the synteny blocks from multiple species are very challenging for researchers lacking bioinformatics skills. Although many websites have been developed to make such tasks easier, these websites could not be customized for users who want to use their own genome sequences or definition of synteny blocks. To address these difficulties, I developed Synteny Portal and mySyntenyPortal. Synteny Portal is a web-based application portal for building, visualizing, and browsing synteny blocks. With Synteny Portal, users can easily identify synteny blocks among multiple species by using a prebuilt database, visualize and download syntenic relationships as high-quality images, and browse synteny blocks with gene annotations. mySyntenyPortal is a stand-alone application to construct websites for synteny block analysis by using researcher’s own genome sequence data. The websites built by mySyntenyPortal can be also easily released to other users for studying genome evolution. The comparative genomic analysis of three mammalian species (human, mouse, and cow) are presented and the following analyses show the usability of Synteny Portal and mySyntenyPortal for studying genome evolution. Additionally, the population-scale comprehensive comparative genomics and studies on genome evolution can help deepen the understanding of nucleotide-level diversity among species and their evolutionary history. Especially, for domestic animals, it is very important to understand the history of genome evolution, genomic characteristics, and phenotypic consequences in order to preserve and improve their valuable traits. For the population-scale genome evolution study, I developed a computational method that reveals the evolutionary origin and history of populations by comparative analysis of single nucleotide polymorphisms (SNPs). The method was applied to the evolutionary and functional analysis of Korean native pig (KNP) with six different mammalian species and five pig breeds. The evolutionary history of the SNPs of KNP, and the unique genes of KNP based on the uniqueness of non-synonymous SNPs with their associated functions were identified. The results indicated that the functionalities associated with olfaction have been characterized and diversified during evolution, and the domestication history of KNP is distinct from other pig breeds. In conclusion, I developed the computational comparative genomic methods for the large-scale genome evolution study as well as the nucleotide-level genome evolution study. Synteny Portal and mySyntenyPortal will serve as highly valuable tools that will enable biologists to easily perform genome evolution studies by compensating limitations of existing tools. Also, the newly developed method for nucleotide-level evolutionary analysis provides new insight into the genome evolution and will serve as a valuable facilitator enabling a better understanding of the evolutionary history of domestic animals during evolution and domestication using the combined approaches of comparative and population genomics.
Recent advances in next-generation sequencing (NGS) technologies and genome assembly methods have enabled the accumulation of a huge amount of genome sequences from various species. This provides great opportunities for large-scale comparative genomics and genome evolution studies. Also, the cost-effective production of next-generation sequencing data has enabled the population-scale comparative and evolutionary studies for various species, which are essential for obtaining the comprehensive insight of molecular mechanisms underlying species- or breed-specific traits. For the large-scale genome evolution study, identifying and utilizing synteny blocks, genomic regions highly conserved among multiple species, is a key for understanding genomic structure and the evolutionary history of genomes. However, the identification and visualization of the synteny blocks from multiple species are very challenging for researchers lacking bioinformatics skills. Although many websites have been developed to make such tasks easier, these websites could not be customized for users who want to use their own genome sequences or definition of synteny blocks. To address these difficulties, I developed Synteny Portal and mySyntenyPortal. Synteny Portal is a web-based application portal for building, visualizing, and browsing synteny blocks. With Synteny Portal, users can easily identify synteny blocks among multiple species by using a prebuilt database, visualize and download syntenic relationships as high-quality images, and browse synteny blocks with gene annotations. mySyntenyPortal is a stand-alone application to construct websites for synteny block analysis by using researcher’s own genome sequence data. The websites built by mySyntenyPortal can be also easily released to other users for studying genome evolution. The comparative genomic analysis of three mammalian species (human, mouse, and cow) are presented and the following analyses show the usability of Synteny Portal and mySyntenyPortal for studying genome evolution. Additionally, the population-scale comprehensive comparative genomics and studies on genome evolution can help deepen the understanding of nucleotide-level diversity among species and their evolutionary history. Especially, for domestic animals, it is very important to understand the history of genome evolution, genomic characteristics, and phenotypic consequences in order to preserve and improve their valuable traits. For the population-scale genome evolution study, I developed a computational method that reveals the evolutionary origin and history of populations by comparative analysis of single nucleotide polymorphisms (SNPs). The method was applied to the evolutionary and functional analysis of Korean native pig (KNP) with six different mammalian species and five pig breeds. The evolutionary history of the SNPs of KNP, and the unique genes of KNP based on the uniqueness of non-synonymous SNPs with their associated functions were identified. The results indicated that the functionalities associated with olfaction have been characterized and diversified during evolution, and the domestication history of KNP is distinct from other pig breeds. In conclusion, I developed the computational comparative genomic methods for the large-scale genome evolution study as well as the nucleotide-level genome evolution study. Synteny Portal and mySyntenyPortal will serve as highly valuable tools that will enable biologists to easily perform genome evolution studies by compensating limitations of existing tools. Also, the newly developed method for nucleotide-level evolutionary analysis provides new insight into the genome evolution and will serve as a valuable facilitator enabling a better understanding of the evolutionary history of domestic animals during evolution and domestication using the combined approaches of comparative and population genomics.
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