HGP And Computer

휴먼게놈프로젝트와 컴퓨터 Human genome project and Computer science 김형용 , Insilicogen, Inc.

순서 생물학 백그라운드 Genome의 구조 서열결정작업 HGP 이후의 이야기들 컴퓨터과학의 기여

Genome 게놈 ? 지놈 ? 유전자 (gene), 유전체 (genome)

Great 3 books 우주 – 생명 - 인간

Central Dogma of Molecular Biology

Protein structure 20 Amino acids Sequence specifies conformation RNase

Life DNA’s common method of producing more DNA Review the life

Junk DNA 전체 Genome 의 5% 만이 단백질이 되는 영역 . 그렇다면 나머지는 ? Repetitive sequence LINE (>300bps) SINE (300bps), Alu (30000~50000 개 ) Microsatelite

Human genome 3~4x10 14 cells (~=2 45 ) > 200 cell type 3x10 9 bps (3Gbps = 3Gbyte) 20000~25000 Gene s 98% unknown functional DNA 0.1% difference with you Information theory : 30Mbyte

Human genome project DOE, NHGRI 에서 시작 . 2003 년 공식 완료 . 13 년 . 7 개국 참여 95% 나 되는 Junk DNA 를 꼭 그 많은 돈을 들여서 해야만 했는가 ? 목적 Human DNA 에서 모든 Gene 의 동정 30 억 염기서열의 결정 Database 에 결과의 저장 이를 분석할 수 있는 도구의 향상 관련 윤리적 문제의 연구

History PCR RFLP Genetic marker BAC Shotgun sequencing Whole genome shotgun

Gel Electrophoresis 젤 ( 그물막 ) 에 전하를 띤 물질을 통과시킴으로 , 분리하는 방법 . 작을수록 멀리 ~ DNA, Protein

Genetic marker Polymorphic allele locus

Cloning 무지 작은 저 분자를 하나씩 직접 읽을 수 없다 . 따라서 , “ 동일” 한 것들 여러 개를 갖고 실험

Gene cloning Gene cloning 과정 Genome 상에서 원하는 영역을 정한다 . 원하는 영역을 뽑아낼 수 있는 PrimerDesign 을 한다 . PCR 로 해당영역의 major band 를 확인하고 , 추출한다 . CloningVector 에 삽입한다 . Selection 의 과정을 통해 , 해당 유전자가 삽입된 벡터가 들어있는 클론을 선발한다 . Cloning vector Plasmid : Cosmid : 30 kb BAC : 350 kb YAC : 2 Mb 이상 PAC : 300 kb

Frederic Sanger DNA, Protein 유효길이 700-800bp DNA sequencing

Shotgun sequencing 게놈을 읽기 위해 유전학자들은 먼저 게놈을 수천조각으로 부순 뒤 , 아무렇게나 잘라졌을 이 조각들을 가지고 시작할 수 밖에 없다 . 재조립하기 위해 파괴하는 것 , 그것이 분자생물학자들의 저주받을 운명이고 직업적 강박관념이다 . -- 다니엘코엥 , 휴먼게놈을 찾아서

Genome sequencing Clone by clone method Genetic marker 에 따라 BAC 선발 후 shotgun Whole genome shotgun 무작정 shotgun Repeat 로 인한 조립에의 어려움 . 컴퓨터만 믿는다 .

Current status (since 2003) Human Chromosome 4 Completed, April 2005. Human Chromosome 2 Completed, April 2005. Human Chromosome X Completed, March 2005. Human Chromosome 16 Completed, December 2004. Human Gene Count Estimates Changed to 20,000 to 25,000, October 2004. Human Chromosome 5 Completed, September 2004. Human Chromosome 9 Completed, May 2004. Human Chromosome 10 Completed, May 2004. Human Chromosome 19 Completed, March 2004. Human Chromosome 13 Completed, March 2004. Human Chromosome 6 Completed, October 2003. Human Chromosome 7 Completed, July 2003. Human Chromosome Y Completed, June 2003. Human Genome Project Completion: 1990-2003 (April 2003)

Genome browser UCSC Genome browser NCBI Genome browser Ensembl VistaBrowser

Genetic disease – before HGP

Comparative genomics Synteny (Gene order), Gene duplication, Gene fusion

SNP Single Nucleotide Polymorphism 종간 다양성  종내 다양성 염기변화  유전자내  아미노산변화  구조변화

HapMap 일본 , 영국 , 중국 , 캐나다 , 미국 , 나이지리아 Project 의 목표는 MinorAllele 의 빈도가 최소 5% 이상이고 평균 간격이 5 kilobase 인 60 만개 SNPs 을 genotype 하는 것

Transcriptome, Proteome EST DNA chip Proteomics

Transformational grammar Regular grammar : computer program Context free grammar : DNA Palindrome, “다시 합창합시다” Context sensitive grammar Unrestricted Grammar : 자연어

BLAST Unknown sequence Known sequence Database

Object oriented programming Computer programming paradigm 생명현상의 모델링

마치며… Rosetta stone Programming

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