바이오인

[KBCH 브리핑]

Earth BioGenome Project (EBP; 지구 바이오게놈 프로젝트)

신병철(KBCH)

※ 이 브리핑은 2018년 런칭된 지구상의 모든 생물체에 대한 염기서열 분석을 목표로하는 지구 바이오게놈 프로젝트(Earth BioGenome Project)에 대해 발표 되었던 PNAS 115:4325-4333 (2018)을 참고하여 요약 정리하였습니다.

I. Eeath BioGenome Project 개요

1. Earth BioGenome Project(EBP)란?

ㅇ DNA 시퀀싱기술, 생물정보학, 자동화 및 인공지능 등의 최신 생명과학기술을 활용하여 10년 동안 지구상의 모든 진핵생물(eukaryotes)의유전자 염기서열을 분석, 분류 및 특성화하여 모든 진핵생물 게놈(genome) 정보의 개방형 디지털 저장소를 구축하여 지구 생물다양성의 이해, 활용 및 보전을 목표로 하는 글로벌 이니셔티브

2. 배경

ㅇ 지구에는 약 1,000~1,500만 종의 진핵생물(eukaryotes)과 수 조 종의세균(bacteria) 및 고세균(archaea)이 존재하는 것으로 예상되며,현재까지 약 230만 종이 알려져 있음 (이중 15,000 종 미만의 유전체 정보가 전체/부분적으로 서열화됨)

ㅇ 생물다양성은 기후변화, 서식지 파괴, 부분별한 이용, 기타 여러인간 관련 활동으로 점점 위협을 받고 있음

- 1970년 ~ 2012년 동안 척추동물의 개체수가 58% 감소(LivingPlanet Index 2016)

- 2016년 IUCN이 조사한 80,000 종 중 약 23,000 종이 멸종 위기(IUCN Report 2016)

- 현재까지 지구는 5번의 생명체 멸종이 있었고, 6번째의 멸종 위기에직면해 2050년까지 기존 종의 최대 50%까지 멸종될 위기로 예측

ㅇ DNA 시퀀싱기술, 생물정보학, 자동화 및 인공지능 기술의 발전으로 생물다양성을 이해, 활용 및 보존하려는 시도가 진행 중ㅇ 지구상의 모든 생물의 염기서열 정보를 시퀀싱하면 현재의 과학으로미발견 상태의 나머지 80~90%의 새로운 종 발견을 위한 기초로활용 가능ㅇ Earth Microbiome Project(EMP)를 통해 원핵생물(prokaryotes; bacteriaand archaea)을 조직적으로 시퀀싱하려는 노력은 이미 진행 중1)ㅇ 기존 진핵생물을 분류학 기반으로 시퀀싱 하는 여러 프로젝트 그룹이존재하지만, 이들 그룹 간 공통적 전략 부재ㅇ EBP는 기존 프로젝트 그룹과 협력하면서 척추동물, 무척추동물,식물, 균류 등을 포함하는 모든 진핵생물의 게놈 서열을 분석하고주석(annotation)을 달기 위한 전략을 수립하여 궁극적으로 지구상모든 생물의 염기서열 분석을 위해 다른 조직과 협력 예정

3. 목표

ㅇ 생물학과 진화에 대한 새로운 이해- 기존 알려진 모든 생물체 간의 진화적 관계 이해- 지구상 모든 종의 기원, 시기, 분포 및 밀도에 대한 규명

- 생태계의 구성 및 기능에 대한 이해

- 새로운 종의 발견(미발견된 80~90%의 진핵생물)

- 염기쌍에서 염색체(chromosome)로의 진화 이해

- 진화과정을 설명하는 기본 원칙 규명

ㅇ 생물다양성의 보전, 보호 및 재생

- 생물다양성에 대한 기후변화의 영향 분석

- 인간활동(환경오염, 서식지 침식 등)과 외래종이 생물다양성에 미치는 영향 분석

- 희귀종 및 멸종위기종에 대한 보존계획 수립- 손상되거나 고갈된 생태계 복원을 위한 유전체 자원 개발

ㅇ 생물자산을 통한 사회 및 인간복지에 대한 수익 극대화

- 새로운 의약품, 생체물질, 에너지원 및 생화학물질 발견/개발

- 전염병 통제 강화

- 수확량 증가, 병 저항성 등 농업 개선을 위한 새로운 유전적 변이 규명

- 토양, 공기, 물 등 환경 품질 개선

※ Earth BioGenome Project는 과(family) 또는 속(genus)에 속하는 대표적인 종(species)을 시퀀싱하는 것이 아니라 모든 종의 염기서열 분석을 목표로 함

...................(계속)

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