닭 특이 대사 경로 재확립

Abstract

닭의 대사 생리에 대한 연구는 산업적 가치 및 생물학, 의학적으로도 매우 중요하다. 닭의 유전체 염기서열 분석 결과는 2004년에 처음 발표되었고, 이러한 유전체 정보를 바탕으로 유전형과 표현형의 상관관계를 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 닭 유전체 정보를 바탕으로 대사 경로를 재확립하고, 닭 특이 대사 경로 유전체 데이터베이스를 구축하였다. 이를 위해 Perl 언어를 기반으로 개발된 자동 파이프라인(pipeline)을 이용하여 여러 생물정보 데이터베이스에 산재해 있는 닭 유전체에 관한 정보를 통합한 닭 특이 통합 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 구축된 닭 특이 통합 데이터베이스를기반으로PathoLogic 알고리즘을구현한Pathway Tools 소프트웨어를 이용하여 닭 특이 대사 경로를 재확립하였다. 결과적으로, 닭 유전체 Gallus_gallus-2.1에서 2,709개의 효소, 71개의 운반체(transporter)와 1,698개의 효소 반응, 8개의 운반 반응(transport reaction)이 도출되었다. 이를 통해 총 212개의 대사 경로가 재확립되었고, 1,360개의 화합물(compound)이 닭 특이 대사 데이터베이스에 포함되었다. 다른 종(사람, 생쥐, 소)과의 비교 분석을 통해 중요한 대사 경로가 닭 유전체에 보존되어 있음을 보였다. 또한, 닭 유전체의 assembly와 annotation의 질을 높이는 노력과 닭 및 조류에서 유전자 기능 및 대사 경로에 대한 연구가 필요한 것으로 나타났다. 결론적으로, 본 연구에서 재확립된 닭의 대사 경로 및 데이터베이스는 닭 및 조류의 대사 연구뿐만 아니라 포유동물 및 미생물과의 비교 생물학적 접근을 통한 의학 및 생물학적 연구에 활용될 것으로 기대된다. Chicken is an important livestock as a valuable biomedical model as well as food for human, and there is a strong rationale for improving our understanding on metabolism and physiology of this organism. The first draft of chicken genome assembly was released in 2004, which enables elaboration on the linkage between genetic and metabolic traits of chicken. The objectives of this study were thus to reconstruct metabolic pathway of the chicken genome and to construct a chicken specific pathway genome database (PGDB). We developed a comprehensive genome database for chicken by integrating all the known annotations for chicken genes and proteins using a pipeline written in Perl. Based on the comprehensive genome annotations, metabolic pathways of the chicken genome were reconstructed using the PathoLogic algorithm in Pathway Tools software. We identified a total of 212 metabolic pathways, 2,709 enzymes, 71 transporters, 1,698 enzymatic reactions, 8 transport reactions, and 1,360 compounds in the current chicken genome build, Gallus_gallus-2.1. Comparative metabolic analysis with the human, mouse and cattle genomes revealed that core metabolic pathways are highly conserved in the chicken genome. It was indicated the quality of assembly and annotations of the chicken genome need to be improved and more researches are required for improving our understanding on function of genes and metabolic pathways of avian species. We conclude that the chicken PGDB is useful for studies on avian and chicken metabolism and provides a platform for comparative genomic and metabolic analysis of animal biology and biomedicine.