[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
즐겨찾기  |  뉴스레터  |  오늘의 정보 회원가입   로그인
BRIC홈 동향
필코리아테크놀로지
배너광고안내
이전
다음
스폰서배너광고 안내  배너1 배너2 배너3 배너4
전체보기 뉴스 Bio통신원 Bio통계 BRIC이만난사람들 웹진(BioWave)
BRIC View
최신자료 동향리포트 학회참관기 리뷰논문요약 BRIC리포트 외부보고서
2018 International Plant & Animal Genome Conference XXVI 참관기
2018 International Plant & Animal Genome Conference XXVI 참관기 저자 조지훈 (전남대학교 생명과학기술학부)
등록일 2018.03.22
자료번호 BRIC VIEW 2018-C05
조회 3185  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
2018년 1월 13일 ~ 17일 5일간 미국 캘리포니아주 샌디에이고 Town & Country Hotel에서 Plant & Animal Genome (PAG) Conference XXVI가 진행되었다. 본 학회는 전세계에서 여러 가지 식물과 동물의 유전체학(Genomics)을 연구하는 연구자들이 한데 모이는 가장 큰 학회로, 이번 학회에서도 전세계 60개국 이상에서 3,000명이 넘는 과학자들이 한곳에 모여 지식을 공유하고 발전시키는 시간을 가졌다. 총 180개의 소주제를 가지는 다양한 세션(Workshop)들이 열렸으며, 1,250개가 넘는 포스터가 게시되었다. 총 7명의 연사들이 발표를 진행 한 Plenary lecture 에서는 Sex chromosome의 Evolution에 대한 내용에서부터 미래 지구의 식량 공급을 위한 최신 Breeding 연구 동향에 대한 내용, 최첨단의 Sequencing 기술에 대한 내용까지 다양한 내용들이 주를 이루었다. 또한 여러 Workshop에서도 곤충에서부터 해양생물, 가축, 농작물, 바나나, 파인애플, 커피, 마이크로바이옴 등 매우 다양한 모델에서의 연구 내용이 다루어져, Genomics가 전반적인 생물학 연구 분야에 있어서 점점 더 핵심이 되고 있다는 것을 반증해주고 있었다.
키워드: PAG, Genomics, Genome, Genome evolution, Epigenome, Bioinformatics, Breeding, Crop, Animal
분야: Genomics
목차

Ⅰ. 주요 발표 내용
  A. 1월 14일 주요내용
   • Plenary lecture 1: Sex-biased Genome Evolution
   • Workshop session: Genomics of non classical-model genomics
  B. 1월 15일 주요내용
   • Plenary lecture 2: Breeding 4.0? Sorting through the Adaptive and Deleterious Variants
   across Crop Genome
   • Plenary lecture 3: Agricultural sensors and biochips to advance plant phenomics and
    smart agriculture
  C. 1월 16-17일 주요내용
   • Plenary lecture 4: TIME, 4th dimentional transcriptional network
   • Plenary lecture 5: Genome editing technology set to accelerate livestock breeding
Ⅱ. 총평


upload image
그림 1. 첫 째날 이른 아침 학회장 등록데스크의 모습. 이때까지만 해도 한적한 여느 학회장의
모습이었지만, 이는 ‘폭풍전야’였다.



Ⅰ. 주요 발표 내용

A. 1월 14일 주요내용

• Plenary lecture 1: Sex-biased Genome Evolution
- 연사: Melissa A. Wilson Sayres, Arizona State University

생명체의 성별을 결정하는 여러 가지 시스템 중 ‘GSD (Genetic Sex Determination)’ 시스템은 많은 분류군에서 존재한다. 하지만, 이러한 성결정 시스템은 여러 가지 분류군에서 각각 다르게 진화되어 왔으며, 특히 포유류에서는 캥거루와 코알라와 같은 유대류(Marsupials)와 태반을 가지는 진수류(Eutherians)가 서로 독립적으로 다르게 진화해 왔다. 이 발표에서는, “이러한 성 결정시스템은 공통조상으로부터 과연 어떻게 독립적으로 다르게 진화되어 왔을까?”에 대한 많은 연구를 정리하여 보여주었다.

이러한 다름은 X와 Y라고 불리는 성염색체에서부터 왔으며 다음과 같은 여러 메커니즘에 의해 진화되어왔다. 먼저 SRY라고 불리는 유전자의 Inversion이 분화를 거듭하며 서로 다르게 나타났으며, Inversion 횟수 또한 증가했다.

또한, Dosage compensation 이 성결정 시스템의 진화에 큰 역할을 해 왔으며 XX/XY 시스템을 가지는 모든 종에서 dosage compensation이 일어나지는 않았다. 많은 종들이 Dosage compensation을 통한 X-inactivation이 아닌 X 염색체의 Hyper or Hypo transcription을 통해 성 결정 시스템이 진화되어 온 경우도 있다.

가장 최근의 발견으로는 XX/XY 성결정 시스템은 149~172백만 년 전에 분화된 Green anole 도마뱀에서도 나타나며 놀랍게도 이 종에서도 X-linked dosage compensation이 나타나고 있음을 확인 했고, X-linked gene들은 일반적인 상염색체에 존재하는 유전자들보다 더 높은 non-synonymous to synonymous substitution rates를 나타내는 것을 확인했다.

더 나아가 현재에는 Gila monster라고 불리는 도마뱀의 Genome 분석을 통해 성결정 시스템의 진화에 대한 추가적인 연구를 진행 중이라고 한다.

• Workshop session: Genomics of non classical-model genomics

개인적으로 관심을 가지고 있는 주제가 Workshop session으로 진행되어 그 내용을 몇 가지 소개 해 본다.

1) Epigenetic aging clocks for mammals (Steve Horvath, UCLA)

Genomics에서 더 나아가 최근 화두가 되고 있는 Epigenetic 관련 분야에서도 많이 연구되고 있는 주제 중 하나로 노화를 꼽을 수 있다. 그 중에서도, DNA 서열을 변화시키지 않고 Genetic regulation을 가능케 해주는 CpG methylation은 노화와 연관이 깊다고 할 수 있다. 지금까지 노화와 CpG methylation을 연구하기 위해서는 유전체 전체의 methylation 서열을 읽을 필요가 없이 특정 부분만을 읽어 들이는 제한효소를 활용한 RRBS (Reduced Representation Bisulfite Sequencing)가 많이 활용되었다. 하지만, RRBS가 실험 재현성이 매우 떨어진다는 것과 Genome이 다른 포유류 내의 여러 가지 종간의 비교가 쉽지 않다는 단점이 존재했다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 포유류 내에서 Highly conserved CpG sites만을 선택적으로 확인할 수 있는 Illumina CpG ChIP 기반의 methylation ChIP을 개발했고 이를 통해 노화(Age)와 DNA methylation 간에 또, Telomere shortening과 DNA methylation 간에 모두 Positive correlation이 존재한다는 것을 확인했다.

2) Adaptation to free diving in the Bajau sea nomads of Indonesia (Rasmus Nielsen, Department of Integrative Biology and Statistics)

또 다른 발표에서는 마치 제주 해녀를 연상케 하는 ‘바자우족’의 Genome 연구에 대한 내용이 발표되었다. 인도네시아의 한 섬에서 살고 있는 바자우족이라는 토착민족들은 해수면 20m 아래의 해저로 내려가 바다 속을 걸어서 사냥을 하는데, 이 민족들의 Genome 정보를 다방면으로 분석하였더니 RDKRB2라는 유전자가 다르게 나타났으며 이 유전자가 이들의 Spleen size가 큰 것과 연관성이 있을 것 이라는 내용의 특정 Human population의 diving reflex의 단서를 찾기 위한 연구 내용이었다.

upload image
그림 2. 학회 기간 동안 유용하게 활용했던 PAG 어플리케이션(좌), PAG의 발표 촬영 및 녹음금지 Policy(우).



B. 1월 15일 주요내용

• Plenary lecture 2: Breeding 4.0? Sorting through the Adaptive and Deleterious Variants across Crop Genome
- Ed Buckler, USDA-ARS, Cornell University

Breeding 4.0 이란 ‘작물들의 Genome과 그를 연구하는 Genomics를 기반으로 하여 지구의 식량문제를 해결할 새로운 Breeding 방법을 고안해 낼 수 있을까?’ 라는 의문점에서 출발한다. 전세계에서 시대가 흐름에 따라 plant breeding 시스템은 그에 맞춰 진화해 왔다. 하지만 점점 인류는 식량난을 마주하고 있는데, 그 중 가장 문제가 되는 것은 바로 Nitrogen 순환계에 속해있는 식물의 Nitrogen fixation의 비효율성이다. 예를 들어 maize만 해도 원소 중 Nitrogen을 55% energy input 으로 활용한다.

Breeding을 통하여 이러한 Nitrogen 효율성만 높인다면 식량문제를 해결할 수 있는 한가지 방안이 될 것이며, 이를 위해서는 기존의 Breeding 시스템의 시대에 맞는 변화가 필요하다. 그러기 위해서는 품종개량 과정(Genome 수준의)에서 최대한 deleterious mutation은 상쇄하고 adaptive variants를 잘 활용 하여야 한다.

이를 위해서 현재의 Breeding system에서는 Genome 데이터에 기반한 Machine learning이 적극 활용되고 있으며, 이를 통해 Regulatory element를 발굴하는 모델을 만들거나 ChIP-seq 데이터를 활용한 K-mer model 로 새로운 TF를 발굴하는 등의 연구가 진행되고 있다.

즉, 현시대의 Crop genome의 진화는 여러 가지 Omics 데이터에 기반한 Machine learning과 함께하고 있다. 하지만 아직까지 maize, sorghum 등의 주요 작물에서만 그 연구가 수행되고 있어 1,200개 종에 달하는 다른 작물들에 동일하게 적용 할 수 있을지가 제한점이 될 수 있고, 더 나아가 ‘Test in field’ 즉, 실제 Field에서 작물을 키워 보았을 때에 대한 결과도 숙제로 남아 있다.

- 참고할만한 site : GOBII (http://cbsugobii05.tc.cornell.edu/wordpress/), open source for breeding informatics

• Plenary lecture 3: Agricultural sensors and biochips to advance plant phenomics and smart agriculture
- Liang Dong, Iowa State University

본 내용은 Genomics와는 큰 거리가 있을 수 있는 내용이지만 plant phenotyping에 도움을 주어 결국에는 Plant genomics의 발전에 기여할 수 있는 기술의 개발에 대한 내용이다. 기존의 대규모 Plant phenotyping은 사람이 직접 보거나, 위성이나 드론 등을 활용한 기술에 기반한다. 하지만 이 연구에서는 biomedicine에 주로 활용되던 바이오센서, 바이오칩과 같은 microsystem technology를 농업에 적극적으로 활용하였다. 이러한 기술 역시 ‘Nitrogen’ 순환의 부산물들을 측정하는 방법으로 이루어지며, 지금까지 연구 개발된 sensor는 3가지 타입에 이른다.

첫 번째로는, In-plant sensor는 1 mm ~ 수 mm 크기의 chip을 식물체 내에 삽입하여 광량과 함께 N level(질산이온)을 측정할 수 있게 개발되었다. 이를 통해 줄기에서 지속적으로 nitrate를 측정해 본 결과, 항상 작물을 수확해서 확인해야 하는 spectroscopy 결과와 거의 동일하게 측정이 가능했다.

두 번째 센서는 Soil nutrient sensor로 작물이 뿌리내린 땅속에 chip을 심어놓고 soil water를 흡입하여 측정하는 방식이다. 이 또한 흙 속에서 녹아 나오는 Nitrogen level을 측정이 가능했지만, 실질적으로 활용하기에 까지는 power consumption에 있어서 그 효율성 문제를 해결해야 하는 과제가 남아있다.

세 번째 센서는 Microfluidic ion-selective soil sensor로 토양과 식물체 내의 N gradient를 더욱 효율적으로 sensing 가능하고 더 작은 단위로 제작이 되었고, power consumption 문제도 해결되었다. 재미 있었던 건, 이 sensor를 field에서 실제로 활용해 보았을 때, 전력공급이나 비, 햇빛 등의 환경 요인보다도 들쥐가 sensor를 훼손하는 것 때문에 골머리를 앓고 있다고…!

이외에도, 타투처럼 식물체의 잎 뒷면에 붙여서 leaf humidity 측정을 통해 수분흡수와 전달률을 측정하는 ‘plant tatoo sensor’ 등도 소개되었다.

upload image
그림 3. 2일차 점심시간에 찍은 학회장 밖 풍경, 샌디에이고의 날씨는 항상 따뜻했다.



C. 1월 16-17일 주요내용

• Plenary lecture 4: The 4th dimentional transcriptional network: TIME
- Gloria Coruzzi, New York University Center for Genomics and Systems Biology

이 발표에서는 omics 데이터를 기반으로 하여 Time scale에 따른 Transcriptome network를 연구한 내용으로 최근 대두되고 있는 Systems biology 연구에 대한 내용이었다. 이러한 연구를 위해 식물체에서의 Nitrogen response를 주로 연구하였으며, “To fill the TIME-GAP of transcriptional networks”라는 최종 목표를 가지고 다음 세가지 주제를 중점적으로 연구하였다.

첫째는 ‘Just in TIME gene’에 대한 연구로 즉, 시간의 흐름에 따라서만 발현되는 특징적인 유전자들을 찾는 연구이다. 이러한 과정을 In silico단계에서 사전 예측이 가능하도록 생물정보학 예측모델을 개발하였고, 그 결과에 실제 실험을 더해 35개의 TF (Transcription Factor)를 validation 하였다.

둘째로는 시간에 따라 TF (Transcription Factor)의 Target이 어떻게 변화할까? 에 대한 내용이었으며, 4tU (4 thiol Uracil) labelling 기법을 활용하여 TF가 activation되고 나서 합성되는 de novo synthesized RNA를 검출하는 방법으로 이를 검증했다. 결과적으로 대부분의 TF가 시간의 흐름에 따라 ‘Hit & Run’ 작전으로 동작하고 있었다(여기서 Hit은 initiates transcription을 의미하고 Run은 TF partner recruit를 의미). 즉, TF가 target 유전자의 transcription을 시간에 따라 regulation 할 때, 특정 site에 멈추어 있지 않고 regulation을 위한 TF partner들이 recruit되는 것만을 도와주어 상당히 Dynamic하게 target을 조절하고 있다는 것을 확인했다.

셋째는 Early to Late Networks에 대한 연구로, 시스템생물학 수준에서 Highthrouput으로 시간에 따른 TF-target Networks 연구에 대한 내용이었다. Plant의 N-response에 대해서 20개의 TF의 시간 별 Network를 구성하는 것을 시작으로 최종 2,000개 TF의 TF-target Network validation을 목적으로 한다.

이러한 연구는 기존의 시간 별 특정 유전자나 유전자그룹의 Expression 추이를 연구하던 Transcriptome 연구에서 더 나아가, ‘세분화된 시간에 따른 TF-target 네트워크’ 라는 주제가 병합되어 생명체의 전사조절의 Dynamics를 시스템생물학 수준의 이해에 큰 도움이 될 수 있을 것이다.

• Plenary lecture 5: Genome editing technology set to accelerate livestock breeding.
- Bruce Whitelaw, The Roslin Institute and R(D)SVS, University of Edinburgh

이 발표에서는 1세대 유전자가위가 현세대의 유전자가위기술(CRISPR/Cas9)로 발전하기까지의 여러 가지 이야기들과 유전자가위가 가축(livestock)의 품종개량과 질병관리 등에 활용된 여러 가지 예시들을 소개하였다.

먼저 2016년 Genome editing을 통해 젖소의 뿔 형성에 관련된 유전자를 편집 함으로써 hornless cattle이 연구되었다. 젖소의 뿔은 함께 사육하는 다른 소들에게 상처를 입히거나 사육사들에게 이따금씩 위협이 되던 문제였다고 한다.

또 다른 연구 사례는 가축돼지의 전염병 중 하나인 ASFV (African Swine Fever Virus)를 극복하기 위한 사례이다. 아프리카에 사는 야생멧돼지는 ASFV에 infection되지 않지만, 일반 가축돼지는 ASFV에 infection이 되는데 이를 Genome 수준에서 연구 해 본 결과 RELA라는 유전자의 염기서열 차이 때문이었다. 이를 위해 Genome editing을 통해 두 돼지 간의 inter-species allele swap을 시도하는 연구가 성공하였다.

이외에도 돼지를 감염시키는 virus 중 하나인 PRRSV (Porcine reproductive and respiratory syndrome virus)에 대한 연구도 소개되었는데, PRRSV는 백신이 비효과적인 바이러스이지만 이 연구에서는 genome editing으로 돼지의 CD163 유전자의 특정 도메인을 선택적으로 편집함으로써 PRRSV에 대한 저항성을 증가시켰다.

추가로 Avian의 PGC, ddx4 (vasa) 유전자의 편집 Fish(연어)의 genome editing 등, 전세계 수많은 연구그룹에서 여러 가지 가축의 genome editing을 통해 ‘Era of Re-writing genome’의 시대에 발 맞추어가는 많은 연구 사례가 존재했고, 앞으로도 더욱 활발해 질 것이다.

upload image
그림 4. PAG 학회전경. break time마다 많은 참가자들이 삼삼오오 모여 이야기를 나누었다.



Ⅱ. 총평

4박 5일 동안 치뤄진 이번 PAG 학회는 human 이외의 여러 가지 동식물모델의 연구에 있어서 ‘Genomics & Bioinformatics’가 얼마나 큰 역할을 하고 있고 할 수 있는지 여실히 보여준 학회였다. 또한, Plenary lecture, Workshop 등이 구성된 분야의 다양성에서도 느낄 수 있듯이, Genomics가 점점 더 생물학 연구의 많은 범주를 아우르는 융합 학문으로서 발전해 가고 있음을 느낄 수 있었다.

이를 반증하듯, 전 세계 각지에서 자신들의 모델동식물의 Genomics 연구를 수행하고 있는 많은 그룹들이 서로 지식과 정보를 나누었고, EMBL-EBI, NCBI, PacBio, Illumina, Thermo-fisher 등의 여러 가지 Genomics database & resource 관리기관과 Sequencing platform 개발업체들 또한 모두 모여 학회참가자들에게 유익한 정보들을 제공해주었다.

가장 많은 비중을 차지했던 연구주제는 밀, 옥수수, 쌀, 사탕수수 등의 전세계를 먹여 살리는 식량자원들의 Genome research에 대한 내용이었으며, 인구증가에 따른 미래 식량문제가 Genomics 분야에서도 대두되고 있음을 알 수 있었다.

Genomics를 연구하고 있거나 관심을 가지고 있는 연구자라면 누구든지 매년 열리는 이 학회에 꼭 한번은 참가해서 전세계적인 연구동향과 어마무시한 Scale을 느껴보는 것을 추천해 주고 싶다.

  추천 2
  
인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
본 게시물의 무단 복제 및 배포를 금하며, 일부 내용 인용시 출처를 밝혀야 합니다.
Citation 복사
조지훈(2018). 2018 International Plant & Animal Genome Conference XXVI 참관기. BRIC View 2018-C05. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=2933 (Mar 22, 2018)
* 자료열람안내 본 내용은 BRIC에서 추가적인 검증과정을 거친 정보가 아님을 밝힙니다. 내용 중 잘못된 사실 전달 또는 오역 등이 있을 시 BRIC으로 연락(view@ibric.org) 바랍니다.
 
  댓글 2
회원작성글 nowg  (2018-03-22 10:24)
좋은글입니다~
회원작성글 김신태  (2018-03-22 11:05)
이걸 보니 저도 참관하고싶네요
등록
목록
위로가기
동향 홈  |  동향FAQ
 |  BRIC소개  |  이용안내  |  이용약관  |  개인정보처리방침  |  이메일무단수집거부
Copyright © BRIC. All rights reserved.  |  문의
트위터 트위터    페이스북 페이스북   유튜브 유튜브    RSS서비스 RSS
에펜도르프코리아 광고