FGENESH 프로그램을 이용해 Seed BAC 염기서열을 배추의 cDNA 염기서열로 최적화시키며 단백질을 암호화하는 유전자 구조를 예측하였다. 국제컨소시엄 BrGSP는 각 염색체의 유전자 지역 염기서열을 국가별로 분배하여 clone-by-clone 방법으로 해독하기로 합의하였다. 이 과정을 통해 배추 BAC 클론 886개의 염기서열이 총 \( 107 \mathrm{Mbp} \)로 NCBI의 HTGS 데이터베이스에 등록되었다. 프로젝트 진행 중 염기서열 분석 기술과 기기의 발전에 따라 분석 능력이 향상되었고, 차세대 염기서열 분석기기의 상용화로 분석 비용이 크게 감소하였다.
<h2>유전자 특성</h2> <p>염기서열분석이 완료된 seed BAC 589개의 염기서열은 NCBI의 HTGS (High Throughput Genome Sequence) 데이터베이스에 등록하였다. Seed BAC 염기서열을 배추의 cDNA 염기서열로 최적화시킨 FGENESH (www.softberry.com) 프로그램을 사용하여 단백질을 암호화하는 유전자 구조를 예측하였다 (표 2). 배추 유전자는 구조적으로 양배추의 것들과 매우 유사하였다 (Town et al. 2006). 그러나 배추 유전자의 평균 길이는 \( 1.6 \mathrm{kbp} \) 로 애기장대의 \( 2.2 \mathrm{kbp} \) 보다 짧았는데, 그 이유는 유전자 당 평균 엑손 (exon)의 개수가 애기장대가 배추보다 1 개 정도 많고, 엑손과 인트론 (intron)의 평균길이도 애기장대가 배추보다 10-20 bp 정도 길기 때문이라고 판단된다. 한편 비교된 유전체 염기서열에서의 유전자 밀도는 배추와 애기장대가 각각 \( 4.2 \mathrm{kbp} \) 와 \( 4.5 \mathrm{kbp} \) 마다 한 개의 유전자가 존재하는 것으로 나타나 배추의 유전자 분포가 애기장대 만큼 조밀하였다 (Mun et al. 2009). 추정된 배추의 단백질 암호화 유전자들로 공개된 데이터베이스 자료와 유사성 분석을 하였을 때 약 \( 18 \% \) 의 배추 유전자들은 기 보고된 자료와 전혀 유사성이 없었다. 이상의 결과들은 EST unigene이 보여준 결과 및 FLC 주변의 염기서열 분석 결과 (Yang et al. 2006)와 일치한다. 배추 유전체 프로젝트의 선도 그룹인 국립농업과학원은 현재 EST와 완전장 유전자 자료를 이용하여 유전체 염기서열에 자동으로 주석을 달고 유전자의 구조와 기능을 예측할 수 있는 파이프라인을 개발 중인데, 완성 후에는 배추의 염기서열과 유전자에 대한 고품질의 정보를 연구자와 개발자들에게 제공할 것이다.</p> <h2>배추 유전체 염기서열</h2> <p>국제컨소시엄 BrGSP 는 그림 3 과 같이 염색체를 국가별로 할당하고 각 염색체의 유전자 지역의 염기서열을 clone-by-clone 방법으로 해독하기로 합의하였다. 또한 BrGSP 는 각 BAC 클론의 염기서열 분석은 phase 2 수준으로 수행할 것을 결정하였다. 이와 더불어 BrGSP 참가국의 필요에 따라서 gap이 없이 완벽한 염기서열 해독(phase 3)을 할 수도 있다. BAC 염기서열 해독은 해당 클론을 삽입단편의 길이가 \( 5 \mathrm{kbp} \) 이내인 짧은 sublibrary로 만든 후 원래 BAC 클론 크기의 약 7-8X 양을 ABI 3730xl 을 사용하여 shotgun 방식으로 분석하여 수행하였고, Phred/Phrap/Consed software package를 이용하여 염기서열 contig를 제작하였다.</p> <p>2009년 말까지 배추 BAC 클론 886개 (한국 681, 영국 200 , 호주 5)의 염기서열 총 \( 107 \mathrm{Mbp} \) 가 NCBI 의 HTGS 데이터베이스에 등록되었다. 한국은 배추 염색체 중에서 가장 길이가 긴 염색체 두 개 \( \mathrm{A} 3 \) 와 \( \mathrm{A} 9 \) 의 염기서열 해독을 BAC 클론 884 개를 분석하여 완성하였다 (표 3). 이들 BAC 클론을 최소 중첩되도록 연결한 결과 염색체 \( \mathrm{A} 3 \) 는 BAC 클론 381 개와 스캐폴드 (scaffold) 7 개의 \( 34.9 \mathrm{Mbp} \), 염색체 A9은 BAC 클론 289 개와 스캐폴드 15 개의 \( 28.5 \mathrm{Mbp} \) 로 마무리 되었다 (그림 4). 이는 추정되는 염색체의 유전자 지역의 길이에 비하여 \( \mathrm{A} 3 \) 는 \( 90 \%, \mathrm{~A} 9 \) 은 \( 85 \% \) 완성된 것으로 추정된다. 따라서 스캐폴드 사이에 남아있는 장단 길이의 gap, 동원체 주변 및 염색체 말단의 telomere 부분과 유전자 지역의 경계 부분에 대한 세밀한 분석이 추가된다면 두 염색체의 염기서열 완성도는 더 높아질 것이다.</p> <p>염기서열 분석 기술과 기기의 개발은 발전 속도가 매우 빠른 분야로서 프로젝트가 진행되는 중에 분석 능력이 크게 향상되고 분석 비용도 크게 감소한 차세대 염기서열 분석기기가 상용화 되었다. 따라서 BrGSP 참여국에서는 GS-FLX 염기서열 분석기를 사용하여 10 개 이상의 BAC 클론을 함께 분석하여 clone-by-clone 분석의 단점을 보완하고자 시도를 하였다. 이에 한국도 GS-FLX 와 ABI \( 3730 \times 1 \) 을 병행한 BAC 클론 분석을 수행하여 약 \( 20 \% \) 정도의 비용을 절감할 수 있었지만, 서열 통합 작업이 복잡하고 GS-FLX의 pyrosequencing에서 나타나는 poly-mononucleotide 의 해독 불능 등의 문제점도 노출되었다. 한편, 중국의 소채화훼연구소 (Institute of Vegetables and Flowers, IVF)와 북경유전체연구소 (Beijing Genome Institute, BGI)는 Illumina 방식의 WGS을 통하여 배추 유전체의 \( 70 \mathrm{X} \) 이상의 염기서열을 생산하고 성공적으로 조립하였다. 현재 한국 국립농업과학원과 중국의 IVF 는 양측의 염기서열, 유전지도, 물리지도 등의 정보를 일괄하여 배추 전체 유전체 서열에 대한 초안의 공동완성을 협약하고 진행 중이다.</p>