초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 나노포어 시퀀싱 기술을 활용하여 mRNA 변형 패턴 분석을 지원하는 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 전사체 수준에서 모든 유전자를 분석 대상으로 다양한 mRNA 변형 패턴(m6A, m5C, m1A, hm5C 등)을 분류하고, 분류된 변형 패턴에 따른 모티프/mRNA 안정성/유전자 기능 등을 분석/보고할 수 있는 파이프라인을 개발하였다. 또한 m6A 변형을 대상으로 획득된 결과와 개발된 파이프라인에 대하여 해당 분야 전문가를 통해 정성적/정량적 평가를 수행하여 정확성을 검증하였다.

□ 연구개요
본 연구에서는 나노포어 시퀀싱 기술을 활용하여 mRNA 변형 패턴 분석을 지원하는 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 전사체 수준에서 모든 유전자를 분석 대상으로 다양한 mRNA 변형 패턴(m6A, m5C, m1A, hm5C 등)을 분류하고, 분류된 변형 패턴에 따른 모티프/mRNA 안정성/유전자 기능 등을 분석/보고할 수 있는 파이프라인을 개발하였다. 또한 m6A 변형을 대상으로 획득된 결과와 개발된 파이프라인에 대하여 해당 분야 전문가를 통해 정성적/정량적 평가를 수행하여 정확성을 검증하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 1차년도 연구 결과
의생명과학 분야 전문가를 통해 벼의 RNA 샘플로부터 다양한 나노포어 라이브러리를 구축하고, 이를 MinION 머신을 사용하여 시퀀싱한 데이터를 확보하였다. 다음 RNA 변형 패턴 분석을 위하여 먼저 RNA를 시퀀싱하여 획득한 나노포어 데이터를 전처리 한 후, 레퍼런스 cDNA 시퀀스에 매핑하여 그 결과를 분석하였다. 또한, 매핑 결과를 이용한 DEG/DLG 분석, 유전자와 poly(A) 길이와의 상관관계 등의 다양한 분석을 수행하였다.
(2) 2차년도 연구 결과
분류된 변형 패턴의 특성을 분석하기 위한 알고리즘을 개발하였다. 이를 위해 1차년도에서 획득된 6개의 라이브러리를 대상으로 모티프 분석, mRNA 안정성 분석, 유전자 기능 분석 등을 수행하였다. 또한, 이 과정을 통해 RNA 변형 위치와 환경 변화에 따른 mRNA 변형-유전자 발현 간의 상관관계를 분석하였다.
(3) 3차년도 연구 결과
개발된 패턴 분류 알고리즘, m6A 변형과 poly(A) 길이와의 상관관계 분석 알고리즘 등을 통해 획득된 분석 결과에 대하여 분야 전문가를 통해 정확성을 검증하였다. 또한, 개발된 mRNA 변형의 패턴 분류/검증 알고리즘, mRNA 변형-유전자 발현 간의 상관관계 분석 알고리즘, 지식베이스 등을 탑재한 분석 파이프라인을 구축하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
(1) 개발된 mRNA 변형 패턴 분석 파이프라인과 이를 통해 획득된 결과들을 다양한 진핵 생물의 RNA 변형 연구의 기반 자료로 활용할 수 있다.
(2) 분석 파이프라인을 의생명과학자에게 공개/배포하여 이들의 작업 환경을 개선하는데 활용할 수 있다.
(3) 본 연구 결과로 유전체 수준에서 모든 전사체에 대한 RNA 변형 패턴을 파악할 수 있으므로, 이들을 지도 학습 기반의 알고리즘 개발 시에 학습 데이터로 활용할 수 있다.
(4) 나노포어 시퀀싱 기반의 RNA 변형에 대한 지식베이스의 저장/관리 기술, RNA 변형-유전자발현-질병의 통합/연계/분석 기술에 관한 핵심 기술을 확보할 수 있다.
(5) 개발된 파이프라인 시스템의 요소 기술들은 빅 데이터, 데이터 과학, 데이터 마이닝, 소셜 네트워크 등의 학문 분야에서도 핵심 기술 부분이기 때문에 이들 인접 학문을 크게 발전시키는데 기여할 수 있다.
(6) 본 연구의 수행은 IT와 BT 융합 산업을 증진시키는데 기여할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• (1) RNA 변형 분석에 대한 연구결과의 중요성 ... 17
• (2) RNA 변형 분석 파이프라인 개발에 대한 연구결과의 중요성 ... 17
• (3) 융합 연구를 통한 연구 결과의 정성적/정량적 평가에 대한 중요성 ... 18
• (4) 향후 경제적 기대 효과 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• (1) RNA 변형 패턴/모티프/mRNA안정성/유전자기능 등의 분석/검증 결과의 활용 ... 18
• (2) 지식베이스 구축 및 패턴 분류/특성 분석 알고리즘의 활용 ... 18
• (3) 분석 파이프라인의 활용 ... 18
• (4) IT와 BT의 융합/교류 산업의 증진에 활용 ... 19
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 28