<h1>서 론</h1><p>1990 년 대 중반 이후부터 인간을 비롯한 마우스, 벼, 옥수수, 각종 산업미생물 등의 전 염기서열 및 유전자 기능을 결정하는 게놈 프로젝트가 몇몇 선진국과 다국적 거대기업 등에서 앞을 다투어 완성되고 있다. 그 후 전체 게놈이 만들어 내는 단백질의 기능을 밝히려는 proteomics 및 전체 단백질의 3차 구조를 결정하려는 프로젝트가 빠른 속도로 진행되고 있는 실정이다. 유전자 기능 연구를 위해 모델식물을 대상으로 T-DNA, Tos17 retrotransposon 및 Ds transposon 삽입법에 의해 유전자 기능이 소실된 돌연변이체를 이용하여, 기능 및 발현 제어 등에 관한 연구가 많이 진행되었다 (An 등 2003; Hiochika 등 2004; Chen 등 2003; Ryu 등 2004; Sallaud 등 2004; Miyao 등 2003; 2007; Park 등 2007; Jeong 등 2002; Ichikawa 등 2003). 이들 유전자 Tagging법은 Tag로서 T-DNA 또는 transposon을 무작위로 게놈 중에 삽입시키는데 이러한 Tag가 삽입된 유전자는 그 기능이 파괴되기 때문에 어떤 기능의 유전자가 Tagging되었는지 알 수가 있다. 그러나 이 방법은 게놈내 Tag 삽입 유전자가 over expression 될 경우와 게놈내 여러 유전자에 함께 삽입되어 형질발현 또는 기능 파괴되었을 경우 등에서 해석이 모호하다. 또한 Weigel 등 (2000)은 Tag 내부에 activator로써 enhancer 배열을 사용하여 전사활성화가 가능한 게놈 영역을 살펴본 결과 Tag가삽입한 영역으로부터 \(5-10\mathrm{~kb} \) 정도까지 유전자들의 발현에 영향을 미친다고 하였다. 또한 애기장대 및 벼와 같은 모델식물에서는 게놈의 \( 10 \mathrm{~kb} \) 영역에 평균 2개 이상의 유전자가 존재하기 때문에 삽입된 enhancer에 의해 어떤 유전자가 활성화 되었는가를 판단하는 것이 곤란하다 (Ichikawa 등 2006; Miyao 등 2007). 따라서 원인유전자를 분리하여, 과발현하는 형질전환체에서 표현형의 재현성 여부를 확인하는 것이 불가결하다. 따라서 이들 방법은 목적 형질 대비 원인유전자를 탐색하는데 상당히 많은 시간이 소요된다.</p><p>이러한 문제점을 해결하고 유용유전자를 다량으로 확실하게 얻을 수 있는 한 방법이 최근에 개발되고 있다. 식물의 각 기관으로부터 mRNA를 추출하고 이를 바탕으 로 새로이 개발된 기술을 이용하여 완전장 cDNA를 다량으로 작성한 후 모든 DNA의 염기서열이 밝혀진 애기장대에 형질전환시켜서 후대에서 나타난 변이체를 이용하여 그 관련 유전자를 분리해낸 후 다시 본래의 식물에 형질전환하여 그 유전자의 기능을 확인하는 방법인데 이를 "Full length cDNA를 이용한 종합적 유전자 기능 해석의 식물 시스템"이라고 한다. 이 방법은 (1) 발현조절배열을 포함하는 완전장 cDNA의 library를 작성하여 이를 식물에 도입하고, (2) cDNA가 도입된 식물 집단에서 목적의 선발조건에 적합한 식물체을 선발하고, (3) 선발된 식물체로부터 cDNA를 단리하고, (4) 단리된 cDNA를 도입된 식물체와 동종의 식물체에 재도입하여 선발조건에 따른 표현형질을 재확인하는 것이다. 이 시스템은 sense mRNA를 발현시키거나 (단백질 과잉 또는 감소 발현), antisense mRNA를 발현시켜 (통상 단백질의 발현량 감소) 특정 형질의 표현형이 나타날 경우 모두 우성 또는 반우성의 표현형질로서 나타나게 된다. Full-length cDNA는 promoter 분석, 발현 및 기능해석과 식물단백질의 구조분석을 위하여 유용하게 이용되며, 이 시스템을 도입하여 작물의 생식기관에서 발현하는 완전장 유전자 (full-length cDNA를 대량으로 확보할 수가 있다. 최근 애기장대에서 FL(full-length)-cDNA library를 작성하여 (Seki 등 2004), 이들 FL-cDNA를 이용한 기능획득 방법의 일환으로 FOX-hunting system (\( \underline{\mathbf{F}} \)ull-length cDNA\( \underline{\mathbf{~O}} \)ver-e\( \underline{\mathbf{X}} \)pressor Gene Hunting System)이 개발되었다 (Ichikawa 등 2006). 또한 이 시스템에 의해 FL-cDNA를 애기장대 세포에서 항시적으로 발현시키는 기술이 확립되었고, 작성된 형질전환 계통들을 FOX-line이라고 하여 유전자 기능해석에 이용하고 있다 (Fig. 1).</p><p>미래학자들은 21세기 국부의 척도를 유전자원의 양과 질에 의하여 결정될 것으로 전망하고 있는바, 상품가치가 있는 유전자원의 수집 및 활용을 통한 신작물과 신품종의 개발 없이는 선진농업 진입에 한계가 있을 것이라고 전망하였다. 국제적으로는 생물다양성협약이 발효되고, 식물유전자원 국제규약 개정안을 마련중이나, 자원 보유국 (주로 개도국)과 자원이용국 (주로 선진국)간 이해가 상충되고, 이에 따라 국제적인 갈등을 겪기도 하고 있다. 최근 WTO/TRIPs 규정, UPOV 협약 등이 이루어지면서 육종선진국들은 신품종보호 등록 후 로열티를 요구하며, 우리나라에서도 이러한 문제가 심각한 이슈가 되고 있다.</p><p>이러한 상황가운데 벼, 배추, 고추, 무 등의 작물을 대상으로 한 한국의 육종 기술 수준은 세계 최고로 평가받아 왔다. 그러나 최근의 국제현황을 살펴보면 분자마커 및 형질전환체 개발에 의한 고품질 신품종의 출현이 등장하면서 국내 종자 시장에 상당한 영향을 미치기 시작했고 이에 대한 국가 차원의 경쟁력을 위해 국내 육종 기술 체계의 패러다임이 매우 절실한 상황에 이르렀다. 따라서 한국이 지속적으로 종자강국을 유지하기 위해서는 전통육종방식에 분자육종체계를 접목시키고 이를 발전 시켜야 될 것이다.</p><p>본 논문에서는 배추 ('Osome')의 균질화된 완전장 cDNA 및 FOX-Agrobacterium library를 작성하여 대량의 기능성 유전자를 탐색하는 방법 및 그 성과에 관하여 기술하였다.</p>
전 염기서열 및 유전자 기능을 결정하는 것을 무슨 프로젝트라고 불러?
게놈 프로젝트