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인간의 유전적 지시를 거대한 요리책 도서관으로 상상해 보세요. 각 책은 세포를 작동시키는 일꾼인 단백질을 만드는 레시피를 담고 있습니다. 보통 우리는 이러한 레시피를 고정된 것으로 생각합니다. 하나의 레시피, 하나의 요리죠. 하지만 실제로는 이 도서관에'대체 스플라이싱'이라는 교묘한 기능이 있습니다. 이는 마치 한 권의 요리책에서 서로 다른 페이지들을 잘라내어 동일한 원본 텍스트에서 완전히 새롭고 독특한 요리를 만들어내는 셰프와 같습니다.
오랫동안 과학자들은 이러한 요리책을 읽기 위해 작은 열쇠구멍을 통해 도서관을 들여다보는 방법 (짧은 읽기 시퀀싱) 을 사용했습니다. 그들은 텍스트의 작은 조각들을 볼 수는 있었지만, 전체 레시피를 조립하거나 페이지가 어떻게 재배열되었는지 볼 수는 없었습니다. 그들은 만들어지고 있는'요리'의 전체 그림을 놓치고 있었습니다.
새로운 접근법: 와이드앵글 렌즈
이 연구는 훨씬 더 나은 도구인 옥스포드 나노포어 긴 읽기 시퀀싱을 사용하기로 결정했습니다. 이는 열쇠구멍을 와이드앵글 렌즈로 교체하여 첫 페이지부터 마지막 페이지까지 요리책 전체를 한 번에 볼 수 있게 하는 것과 같습니다. 연구자들은 몇 권의 책만 보지 않았습니다. 그들은 71 개의 서로 다른 샘플에서 거의 20 억 페이지 (리드) 에 달하는 내용을 스캔했습니다.
등장인물
그들이 조사한'도서관'에는 다음이 포함됩니다:
- 급성 골수성 백혈병 (AML) 과 골수이형성증후군 (MDS) 과 같은 혈액암을 앓고 있는 환자 48 명의 샘플.
- 해당 암 샘플 중 25 개는'편집 팀'에 특정 결함이 있었습니다 (SRSF2, U2AF1, 또는 SF3B1과 같은 유전자의 돌연변이). 이러한 돌연변이는 페이지를 자르고 붙이는 방식을 혼란스럽게 만듭니다.
- 정상적인'도서관'이 어떻게 생겼는지 보기 위한 대조군으로 사용된 건강한 사람 23 명의 샘플.
발견한 것
책 전체를 살펴봄으로써 팀은 거대한 것을 발견했습니다. 바로 모든 사람이 사용해 온 표준 참조 도서관에서 완전히 누락되었던 174,162 개의 새로운 레시피 (새로운 아이소폼) 입니다.
- 그것들은 실재합니다: 연구자들은 이 레시피들을 종이에만 발견한 것이 아닙니다. 그들은 부엌을 확인하여 이러한 새로운 레시피 중 많은 것이 실제로 단백질로 조리되고 있음을 확인했습니다.
- 결함의 연결: 그들은'편집 팀'돌연변이가 있는 샘플이 건강한 사람들이 가지고 있지 않은 이러한 새로운 레시피들의 특별한 컬렉션을 가지고 있음을 알아차렸습니다. 마치 고장 난 편집자들이 실수로 (또는 고의로) 암에 특화된 완전히 새로운 요리 메뉴를 만들어낸 것과 같습니다.
- 안전망: 그들은 또한 세포에 품질 관리 시스템 (무의미 매개 분해라고 함) 이 있다는 증거도 발견했습니다. 새로운 레시피가 너무 엉망이 되어 손상된 단백질을 만들 경우, 이 시스템은 쓰레기 수거원처럼 작동하여 문제가 발생하기 전에 결함이 있는 지시를 식별하고 파괴합니다.
왜 중요한가
이 연구는 특히 혈액암에서 발견되는 기이한 것들을 포함하여 인간 도서관의 모든 가능한 레시피에 대한 방대하고 업데이트된 카탈로그를 출판하는 것과 같습니다. 이는 과학 공동체를 위한 무료 자원입니다. 이제 다른 과학자들이 구식'열쇠구멍'방법 (짧은 읽기 시퀀싱) 을 사용할 때조차도, 이 새로운 카탈로그를 사용하여 자신의 데이터에서 이러한 숨겨진 레시피를 인식하고 찾을 수 있습니다.
연구자들은 심지어 이러한 스플라이싱 패턴을 탐험할 수 있는 인터랙티브 지도 (웹사이트에서 제공됨) 를 구축하여, 유전자 편집의 복잡한 세계를 모든 사람이 접근할 수 있도록 만들었습니다.
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