전사체는 특정 세포나 조직, 또는 개체 내에서 전사된 모든 RNA의 총합으로, 전사체 분석은 유전체 내 기능적 요소를 해석하고 생물체의 형질, 발달 및 질병의 기전 등 다양한 생물학적 현상을 이해하는 데 필수적이다. 전사체를 구성하는 RNA 중 전령 RNA의 종류와 양은 RNA 시퀀싱을 통해 측정할 수 있고, 이는 유전자 발현 과정에서 합성되는 단백질의 종류와 발현 정도에 영향을 미친다. 따라서, 서로 다른 조건에서 얻은 전사체 내 전령 RNA의 구조와 발현량을 비교하는 전사체 분석을 통해 스플라이싱 패턴의 변화 및 유전자의 발현 정도의 변화를 연구할 수 있다. 본 논문에서는 전사체 데이터를 활용하여 품종 간 비교 분석을 수행하고, 종 간 전사체 분석을 위한 새로운 방법론 및 시각화 라이브러리를 구축하였다.
첫 번째로, 본 논문에서는 돼지 품종 간 차등 스플라이싱 분석을 통해 한국 미니돼지에 대한 특이 형질 연구를 수행하였다. 선택적 스플라이싱 과정에서 발생하는 엑손 사용의 차이를 통해 전령 RNA 동형의 변화를 측정 및 비교하고, 이를 바탕으로 돼지 품종 간에 스플라이싱의 차이를 보이는 차등 스플라이싱 유전자를 식별하였다. 한국 미니돼지를 중심으로 일반 돼지 및 중국 미니돼지 그룹과 각각 비교했을 때, 두 그룹의 품종 간 비교 결과에서 공통적으로 탐색된 차등 스플라이싱 유전자를 분류하였다. 유전자 기능 분석 결과, 이러한 공통 차등 스플라이싱 유전자들이 각 그룹 간의 형질 차이와 연관된 기능을 가지고 있음을 확인하였다.
다음으로, 종 간 전사체 분석을 위한 이종 상동 엑손 탐색 방법론을 개발하였다. 현재 다양한 종들에 대해 유전자 수준에서의 이종 상동 관계는 비교적 잘 알려진 반면, 이종 상동 엑손 정보에 대한 연구는 더 필요한 상황이다. 본 논문에서는 다중 아미노산 서열을 기반으로 목표 종 개수의 제한 없이 주어진 이종 상동 유전자 내 이종 상동 엑손을 탐색하는 방법론을 개발하였다. 기 개발된 방법론 및 데이터베이스와 비교한 결과, 본 논문에서 개발한 방법론이 비교적 더 많고 정확하게 이종 상동 엑손을 식별할 수 있음을 확인하였다. 또한, 해당 방법론을 활용하여 포유류 8종 내 인간 중심의 2~4종 조합에 대한 이종 상동 엑손을 탐색하고, 생성된 데이터의 접근성 증대를 위해 웹 기반 데이터베이스를 구축하였다.
마지막으로, 전사체 데이터를 활용한 종 간 비교 분석을 용이하기 하기 위해 시각화 라이브러리를 구축하였다. 현재 비교 유전체 및 전사체 분석에서 생성된 데이터의 통합 분석을 위한 시각화의 필요성이 증대되고 있으나, 하나의 인터페이스에서 여러 종들에 대한 분석 결과를 종합적으로 분석하는 데 적합한 시각화 방안에 대한 연구가 더 필요하다. 본 연구에서는 종 간 유전체 비교 결과, 유전자 발현 정도, 차등 발현 유전자 및 이종 상동 유전자 등 다양한 데이터에 적용할 수 있도록 5가지 시각화 모듈을 개발하였다. 또한, 이를 통합하여 종 간 유전체 비교 결과와 전사체 데이터를 통합 분석하는 데 활용 가능한 시각화 라이브러리를 구축하였다.
본 논문의 연구들은 비교 전사체 분석 분야에 활용되어 서로 다른 품종 및 종 간의 전사체 수준에서의 차이를 이해하는 데 기여할 것이다. 차등 스플라이싱 분석 결과는 돼지 품종 그룹 간 선택적 스플라이싱 관점에서의 차이를 파악하고 한국 미니돼지의 특이 형질을 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 새로 개발된 이종 상동 엑손을 탐색하는 방법론과 다양한 유전체 및 전사체 데이터에 활용 가능한 시각화 라이브러리는 보다 심도 있는 종 간 전사체 분석을 가능하게 할 것으로 기대된다.