인간 게놈 프로젝트(인체 유전자 정보분석계획)

인간 게놈 프로젝트(인체 유전자 정보분석계획)

1984년까지 Epstein-Barr 바이러스의 전체 게놈이 해독되었다. 해독된 전체 DNA는 172,282염기쌍이었다. DNA 염기서열분석 기술의 진보와 더불어 다른 생물체 또는 우리 인간 자신에게도 똑같이 염기서열분석이 가능하지 않을까 하는 생각이 들게 되었다. 이와 같은 야심이 인간 게놈 프로젝트를 유발했다.

이 프로젝트는 세 가지의 주목적이 있다. (1) 전체 인간 게놈의 완전한 유전자 지도, 즉 24개의 염색체상에 있는 모든 유전자의 위치를 정확한 순서대로 정하는 것이고, (2) 24개 염색체의 각각의 DNA의 완전한 염기서열을 결정하는 것이고, (3) 대장균(E. coli), 효모(Saccharomyces cerevisiae)와 C. elegans 같이 보다 단순한 생물체를 가지고 우선 똑같은 일을 함으로써 워밍업하는 것이다. 대장균의 게놈은 약 4.7 × 10 염기쌍의 DNA이다. 인간의 게놈은(반수체의 염색체) 대략 1,000 배 : 약 30억 (3×10) 염기쌍 정도된다.

이와 같은 목적들은 이루기가 쉽지 않을것이다. DNA 염기서열을 결정하는데 드는 비용이 한 염기쌍당 50센트 밖에 들지 않는다 하더라도, 인간 게놈 전체를 염기서열려면 15 억불이나 소요된다. 일의 규모에도 불구하고, 전세계 실험실의 과학자들은 공동작업으로 연구를 바쁘게 진행하고 있다. 효모의 3번 염색체가 1992년에 완전히 분석되었다. 총 315,357 염기쌍의 염기배열을 읽기 위해서 유럽 17개국 35개 실험실에서 과학자들이 함께 노력을 기울였다. 그들은 염색체상에 182개의 열린 해독틀이 있음을 발견했는데, 이것은 그 전에 확인된 것보다 145개나 더 많은 것이다. 이런 비율이라면, 효모의 1.4 × 10' 염기쌍의 전체 게놈은 7,000 개의 유전자를 갖는 것으로 생각된다.

우리 인간은 3×10' 염기쌍의 게놈을 가지고 있으므로, 1,500만개의 유전자([3×10] [7000]/[1.4 × 10])를 가지는 것으로 판명되지 않을까? 아니다. 왜냐하면 첫째로, 대부분의 사람 유전자는 기다란 인트론(intron)에 의해 쪼개져 있기 때문이다. 효모의 유전자는 2% 이하만 쪼개져 있다. 그래서 인간의 유전자는 효모유전자보다 훨씬 긴 것이다. 두 번째로, 인간 유전자는 많은 양의 반복 DNA를 갖고 있기 때문이다. 효모 게놈에는 전혀 없다. 인간의 반복 DNA는 다음 사항을 포함한다.

1. 동원체 주위에 집중적으로 존재하는 약 1 백만개 정도의 짧은(5~8 염기쌍) 반복서열.

2. 직렬로 나란히 배열되어 집단을 이루는 20~60 염기쌍의 반복서열. 이런 "다양한 수의 직렬 반복배열" (VNTR)의 다양한 길이는 DNA 형 결정에 유용하게 쓰인다.

3. 약 30만개의 300 염기쌍 Alu 염기서열.

 

4. 50∼100,000개 정도의 기다랗게 띄엄띄엄 배열된 염기요소들. 이렇게 엄청난 양의 DNA(LINEs만도 게놈의 5%를 차지함)는 사람 유전자를 전혀 암호화하지 않는다. 그래서 이런 크기에도 불구하고, 인간 게놈은 10만개 이하의 유전자를 갖는 것으로 판명되는 것 같다.

어떤 사람은 유전자 자체만 염기서열분석해도 충분한 관심거리라고 논쟁할지 모른다. 반복되는 Alu 염기서열을 읽는 것은 전혀 정보에 도움이 되지 않을지 모르지만 유전자의 양측면에 있는 DNA 염기서열을 확실히 분석해야 한다. 이러한 측면부위의 염기서열이 어떻게 유전자가 주어진 세포에서 발현되는가 하는 것을 조절해 주는 촉진유전자이고 엔핸서일 것이기 때문이다.