[메디게이트뉴스 박도영 기자] 암젠(Amgen) 자회사이자 아이슬란드 유전학 연구 기업인 디코드 제네틱스(deCODE Genetics)가 사람 유전체로는 처음으로 전체 해상도 유전자 지도(full resolution genetic map)를 공개했다.

29일 관련업계에 따르면 디코드의 비아르니 할도르손(Bjarni V. Halldorsson) 연구팀이 최근 미국과학진흥협회에서 발간하는 유명 과학 저널 사이언스(Science)에 전체 게놈 배열 데이터를 이용해 개발한 인간 유전자 지도를 발표했다.

이번에 발표한 것은 난자와 정자의 형성에서 발생하는 유전체 재조합, 그리고 부모 중 누구에게도 상속받지 않은 새로운 변이(de novo mutation) 등 인간 진화에 대한 두 가지 기본 메커니즘이 어떻게 작용하는지에 대한 전장 유전체 시퀀스 기반 지도다.

즉 여성과 남성이 인간의 다양성에 어떻게 다르게 기여하는지, 유전체가 어떻게 다양성을 촉진하고 조절하는지, 다양성과 희귀질환 사이에 연관성은 무엇인지를 자세하게 설명한다.

아이슬란드는 노르웨이 바이킹족과 스코틀랜드 및 아일랜드 켈트족의 후손으로 구성돼 있으며, 지리적 고립으로 유전적 변이가 적어 균일한 유전학적인 배경의 인구가 살고 있다는 점이 특징이다. 디코드는 이러한 독특한 인구 유전학 자원을 이용해 유전체에 대한 최신 유전자 지도를 개발했다.

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디코드 연구팀은 먼저 2002년 첫 번째 레퍼런스 유전체를 정확하게 모으는데 중요한 역할을 한 6000개 미수부체 표지자(microsatellite markers)에 대해 발표했다.

이어 2010년 처음으로 상용(commercial) 전장유전체분석(WGS) 기기 출시와 동시에 30만 개 마커를 사용해 새로운 유형의 데이터를 분석할 수 있게 하는 더 상세한 지도를 만들었다.

이번에 발표된 연구는 교차 재조합 45만 개와 드노보 변이 20만개 이상의 정확한 위치를 산출하는 것을 포함해 전체 아이슬란드 인구의 절반에 해당하는 15만 명의 시퀀싱 데이터를 기초로 이뤄졌다.

디코드 최고경영자(CEO)이자 논문 저자 중 한 명인 카리 스테판슨(Kari Stefansson)은 "지난 20년 동안 우리는 드노보 변이와 재조합, 그리고 이것들이 인간 진화 및 질병과 가지는 연관성을 연구하고 발표하는데 전념해왔다"면서 "한 종(species)으로서 우리가 누구인지에 더 많은이 이해하는 것이 필요했고, 아이슬란드에서는 독특한 자원을 바탕으로 이러한 질문에 대한 답을 찾고 건강 및 치료제에 대한 관련성을 다룰 수 있었다"고 말했다.

이어 그는 "진화의 고전적인 전제는 임의의 유전적 변화에 의해 처음으로 시작된다는 것이다. 그러나 우리는 이번 연구를 통해 유전체 그 자체와 재결합 및 드노보 변이가 연관돼 있다는 사실에 의해 이 과정이 어떻게 체계적으로 조절되는지 매우 상세하게 볼 수 있었다"고 덧붙였다.

연구팀에 따르면 많은 후생유전 인자가 엑손(exon)에서 증폭자(enhancer)로 옮기는 교차 위치에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 복합 교차(Complex crossovers)는 남성보다 여성에서 더 흔하게 나타났고, 그 비율은 산모의 나이에 따라 증가했다.

산모 연령은 일반적으로 재조합률 증가와 GC 함량(GC content)이 더 낮은 영역과 지연복제(later-replicating) 영역으로의 교차 위치 변화와도 관련성 있었다.

남녀 모두 1kb(킬로베이스, DNA 염기 1000개) 이내에서 드노보 변이가 50배까지 증가하지만, 드노보 변이 유형은 생물학적 성별에 따라 다르게 나타났다.

또한 연구팀은 35개 위치(loci)에서 재결합률 및/또는 교차 위치에 영향을 미치는 변이 47개를 발견했고, 이 가운데 24개는 코드 또는 스플라이스 영역(coding or splice region) 변이였다.

스테판슨 CEO는 "재조합 비율과 위치에 영향을 미치는 35개 염기서열 변이를 밝혔고, 드노보 변이가 재조합 부위에서 유전체의 다른 곳보다 50배 이상 더 많이 발생한다는 것을 확인했다"면서 "또한 여성들은 재조합에, 남성들은 드노보 변이를 일으키는데 더 많이 기여하고 있었다. 드노보 변이는 유년기 희귀질환 발생의 주요 원인을 구성한다"고 설명했다.

마지막으로 스테판슨 CEO는 "여기서 우리는 유전체가 특정 범위 내에서 다양성을 내는 엔진이라는 것을 볼 수 있다"면서 "이는 분명히 인류라는 종의 성공에는 이롭지만, 희귀질환을 알고 있는 일부 개인에게는 막대한 비용 부담을 안기기 때문에 우리는 이를 해결해야할 공동의 책임이 있다"고 결론내렸다.