유전체의 세포핵 내 3차원 구조는 생명 현상의 기본 원리이면서 동시에 미지의 영역으로 남아 있습니다. 2미터에 달하는 인간의 DNA가 머리카락 굵기보다 10배 작은 세포핵으로 압축되면서 고도의 3차원 구조를 형성함이 밝혀지고 있습니다. 따라서 이러한 압축 과정과 이에 따른 게놈 기능과의 연관성을 연구하는 것은 생명의 근본 원리 규명에 도전하는 질문입니다. 본 과제는 게놈 3차원 구조 연구의 혁신을 위한 이미징-시퀀싱 연동을 통한 게놈 삼차구조 분석법을 제안합니다. 

현재 세포핵 속 DNA의 3차원 구조를 읽어내는 시퀀싱과 이미징 기술은 근원적 차이로 종종 상반된 결과를 도출하여 게놈 3차원 구조의 원리를 탐색하는데 어려움을 겪고 있습니다. 이에 본 연구에서는 이미징-시퀀싱 간극의 극복을 위해 같은 세포에서 이미징과 시퀀싱을 연결하여 통합적인 게놈 3차원 구조 정보를 획득하고자 합니다. 동일세포 내에서 초고해상도 광학이미징으로 기록한 3차원 좌표와 바코드 시퀀싱으로 3차원 게놈 염기서열을 획득하는 기술을 개발하여, TAD (topologically associated domain)와 같은 게놈 3차구조 기본단위의 생성 및 제어 원리를 탐구하고자 합니다.

초저온 전자현미경법(cryoEM)의 비약적 발전이 구조생물학을 혁신하고 있듯이, 이미징-시퀀싱 융합 기술은 공간좌표/염기서열을 동시에 제공하여 포괄적 게놈 3차원 구조를 규명함으로써 게놈의 구조-기능 관계의 패러다임 구축에 기여할 것으로 기대합니다. 
 

이미징-시퀀싱 융합