Mouse and Rat Bioinformatics
From Biospecies
1 Mouse 와 Rat의 생물정보학
생물정보학’이라는 용어는 컴퓨터과학, 생물학, 그리고 정보과학의 많은 교차적인 양상을 알아보는데 유용하다. 이 용어는 종종 genome projects에 도전하는 정보학과 동등시 한다. 이것에는 몇 가지 이유가 있다. 첫 번째는, genome sequencing 노력들은 project 초반에 강력한 컴퓨터와 복잡한 알고리즘(algorithms)을 사용해서 계획되고, 저장된, 그리고 분석한 부피의 컴퓨터 데이터를 발생한다. 두 번째는, fiscal resources(얻어진 데이터) 대부분은 이러한 projects의 주제로 다루는 것이다, 그래서 정보학 구성요소의 발전은 절대적인 필수품인 동시에 기초적인 원천이다. 마지막으로, 새롭고 흥미 있는 유전자의 발견에 관한 빈번한 뉴스속보로, genome projects의 높은 가시성이다. 그러나, 생물학적 연구의 모든 방면은 정보의 정돈된 조립과 저장, 질문(query), 정렬, 그리고 생물학적 데이터의 처리를 위한 컴퓨터 과학기술의 사용으로 이득을 얻는다. database의 수행에 앞서, mouse의 유전적 특성과 유전성 돌연변이들에 관해 구축 된 많은 datasets은 손으로 이루어져있다. 마우스의 첫 번째 유전자 catalogue는 1941년 Dr George Snell(snell, 1941)에 의해 발표되었다. 일찍이 Dr Margaret Green이 1950년에 색인카드에 mouse 연관과 mapping 데이터를 편찬하기 시작했다. 1965부터 1994년까지 연관 maps은 손으로 작성되고 매년 Mouse Newsletter에 발표되었다. 돌연변이 유전자들, polymorphic loci(다형의 로커스들), 염색체지도들, 그리고 mouse와 인간 사이의 상동 snyteny들이 저널에 불규칙적으로 발표된다.부가적으로 Genetic Variants and Strains of the Labortory Mouse 같은 책으로 발표된다. 1980년 사이에 이러한 많은 resources는 전기적으로 유지되기 시작하였고 일찍이 공개적으로 이용하기 쉬운 mouse 데이터베이스 인 GBASE과 Mouse Genome software tools의 Encyclopedia가 결과로서 생겨졌다. 1990년 사이에, 이런 실험실 mouse상의 유전학과 생물학에 관한 정보의 진보는 Mouse Genome Database의 구조로 통합 되어졌고 전기적 형태화 되었고 (http//www.Informatics.jax.org/;Richard-som) 컴퓨터 프로그램의 발전을 조정하였고 MapManager 와 같은 데이터 query를 가져왔다. 게다가, large-scale mapping project은 mouse 유전학자를 위해서 유전학 데이터의 취급을 다시 정의하였고 추가적인 생물정보학 rescources 의 구조를 이끌어 내었다.
Rat 정보의 편찬은 다른 방법으로 발전 되었다. Billingham 과 Silvers는 1959년에 rat 계통 정보에 관한 처음의 출판물을 발표하였다. Rat 계통의 표준 명명법은 1973년에 나타났다. Rat 계통의 서술은 카타로그화 되었고, 후에 M. F. W. Festing에 의해 전기적으로 유지되었고 공개적으로 유기체 데이터베이스의 모델이 가능하게 되었다. 유전학보다 생리학상의 rat researcher의 중요성이 하였기에 유전자 데이터 간간히 발표되었고 느리게 축적되었다. 오직 복구하는 유전자를 작성하는 Rat map 일지라도 1993년에 시작되었고, resource 의 필요로 취급한 genomic data는 1990년에 mid/late상 큰 부피의 데이터를 발생시키기 시작하는 US-German Rat Genome Project가 함류하기 전까지 중요하게 인식되지 않았다. Rat Genome Database (<html>http://rgd.mcw.edu</html>)의 발전은 이러한 인식을 좀더 방 대한정보들을 이끌어 낸다.
2. The Model Organism Database for Mouse and Rat
마우스와 렛에 대한 정보를 통합하는 방법의 접근의 하나는 모델생물의 데이터베이스를 구축하는 것이다. 모델생물에 전념한 정보사이트를 몇몇이 발표되었다. 한편 모델 생물특이적인 사이트는 많은 데이터의 제공자들속에서 더 적합한 데이터를 제공한다. 한편Saccharomyces,Caenorhabditis elegans,Drosophila 그리고 다른 종들과 Mouse,Rat의 모델생물은 잘 연구된 종들의 모든 정보를 통합한 중심적인 사이트가 필요하다. 데이터 베이스의 표준과 구조데이터들의 다양한 접근은 계속적으로 토의되고 있으며 그결과 모델 생물데이터베이스 사이의 잘 연동되고 있으며 유사성이 증가하게 된 결과이다. 생물정보의 많은 데이터들 사이의 투명성과 서로연결은 지속적으로 발전해 왔으며 만지 몇 년 동안을 살펴보면 무분별함에 직면하게 되었어. 현재 모델생물 데이터베이스는 마우스와 렛의 데이터베이스가 존재한다.
3. The Mouse Genome Database
Mouse Genome Database(MGD)(http://www.informatics.jax.org/)는 실험실 쥐의 모델생물의 데이터베이스이다. 1994년 몇몇 작은 특이적인 데이터베이스들을 합병하여 생겨나게 되었으며 MGD는 지금 유전와 유전자 산물의 정보에 대해 특별히 강조하고 있으며 마우스의 표현형데이터와 유전자의 통합데이터에 초점을 맞추고 있다. MGD는 공식적인 유전자 명명의 커뮤니티의 일을 하고 있으며 인간과 마우스의 유전자를 밝히는 일을 하고 있다. MGD는 유전자들간의 관계, 표현형, 마우스의 맵핑데이터, 유전자들의 기능별분류(GO)등의 데이터의 관계를 통합하는 일을 하고 있다.
4. Mouse Genome Informatics
MGD는 Jackon 실험실을 기본으로 한 마우스 지놈 콘소시움이 구성된 것이다. Mouse Genome Informatics(MGI), Gene Expression Database(GED), Mouse Tumor Biology Database(MTB), Mouse Genome Sequencing Project(MGS)를 포함하고 있다. GXD는 마우스의 발생단계 동안의 유전자의 위치와 시간에 따른 발현에 대한 실험적인 데이터를 제공하는 것에 초점을 두고 있다. MTB는 웹을 기반으로 인간의 암 발생의 유전적인 특이적인 정보를 마우스의 모델을 가지고 실험한 데이터를 제공한다. MGS는 마우스의 생물학적인 정보와 새로운 지놈의 정보와 마우스의 지놈서열 결정하는 일을 하고 있다. 결국 MGI프로젝트는 마우스유전자의 표준적인 데이셋을 제공하고 있으며 그들의 공식적인 이름과 지놈의 위치 서열 과 다른 종들과의 호모로 지의 데이터 유전자 발현정보 그리고 기능적인 정보를 제공한다.
5. RatMAP
RatMap(<html>http://ratpmap.gen.gu.se/</html>/)는 렛의 유전자,DNA 마커와 QTL의 위치를 크로모좀상에 나타낸다.RatMap은 데이터는 유전자 명령법, 크로모좀사상의 위치와 인간과 마우스의 호모로지를 가지는 영역과 UniGene등의 정밀한 데이터를 가지고 있다. 추가적으로 RatMap는 현재 세포유전학적인 맵을 제공하고 있다. RapMap은 또한 유전자와 유전자의 위치의 정보를 제공하고 있으며 마우스와 렛의 크로모좀 조각의 유사성을 가진 잘 보존된 영역의 정보를 제공하고 있다.
6. The Rat Genome Databse(RGD)
Rat Genome Database(RGD,http://rgd.mcw.edu/)는 Bioinformatics Research Center at Medical College of Wisconsin과 Jackson Laboratory 와 NCBI 가 함께하여 렛의 유전적인 정보와 지놈의 정보를 유용하게 만들어 통합한 데이터베이스이다. 2000년초기 에 만들어졌으며 RGD는 렛유전자, QTL, EST, STS와 유전적인 렛의 정보 등이 잘 정리되어있다. RGD는 또한 유전자 명명,RH 맵,마우스 와 인간의 호모로지 정보,유전자 기능적인 분류를 하고있다.
7. Mouse DNA Mapping panels
DNA 다형성에 관한 새로운 발견은 새로운 교차를 가정하기 않고서도 즉시 mapping할 수 있는 초기 부모배지와 genome상의 recombination과 crossover interference에 관한 의문을 탐색함으로써 누적되는 자료 사이에서 찾아 낼 수 있다. 그러나 이들 DNA backcross panel들은 새로운 gene을 mapping하는 데에는 적합하지 않으며 단지 표현형에 의해 정의된다. 이러한 DNA mapping panels로부터 개인 가계도에 대한 genotyping data는 Mouse Genome Database (<html>http://www.informatics.jax.org/searches/crossdata_forms.html/</html>/)를 통해 찾아 볼 수 있다. 게다가 이 유전자 지도는 (<html>http://www.informatics.jax.org/searches/linkmap_forms.html/</html>/)에서 제공하는 MGD Map Building tool를 통해 얻을 수 있는 data를 이용하여 만들어 낼 수 있다. 이 두 가지 DNA mapping panels은 또한 특정 싸이트에서 유지되고 있다. : The Jackson Laboratory DNA Mapping Panels (<html>http://www.jax.org/resources/documents/cmdata/bkmap</html>p), Whitehead Institute for Biomedical Research/MIT DNA Mapping Panels (<html>http://www.genome.wi.mit.edu/cgi-bin/mouse/indexgenetic</html>)
8. Mouse Radiation Hybrid Maps
DNA mapping panel로부터의 Recombination map은 gene의 위치를 명백하게 지정해 준다. 그러나 매우 가깝게 link되어 있는 gene의 경우에는 이러한 map들이 locus의 위치를 결정할 수 없게 된다. Radiation hybrid는 mouse 많은 양의 mapping과 locus의 위치지정에 있어 높은 결정력을 가지는 연구에 이용할 수 있는데 이것은 각각의 hybrid cell line이 mouse 유전자에서 많은 양의 조각난 subset을 포함하고 있기 때문이다.
9. The Jackson Lab Radiation Hybrid Map
JAX RHmap은 모든 종류의 데이터와 유지되는 빈도 그리고 T31 panel상의 marker에 대한LOD(log of the odds) score 또한 염색체 상의 많은 부분들을 위한RH frame work map들을 포함하고 있는 포괄적이고 통합적인 데이터베이스로써 웹 상에서 액세스 할 수 잇도록 되어 있다 (<html>http://www.jax.org/resources/documents/cmdata/rhmap/</html>/). 대규모의 유전자 센터인 Whitehead Mouse RH Database (<html>http://www.genome.wi.mit.edu/mouse_rh/index.html/</html>/)과 UK Mouse Genome Centre (<html>http://www.mgc.har.mrc.ac..uk/physical/est_mapping/est.html/</html>/), 그리고 Genoscope-CNS (<html>http://www.genoscope.cns.fr/externe/English/Projects/Projet_ZZZ/, rhmap.html.fr/externe/English/Projects/Projet_ZZZ/rhmap.html/</html>)와 또한 많은 개별적인 실험실로부터의 T31 data들이 공유 가능하도록 포함되어 있다.
10. The EBI Radiation Hybrid Database
European Bioinformatics Institute(EBI) Radiation Hybrid Database(RHdb)는 구축중인 radiation hybrid 지도, STS data 등을 위한 raw data의 저장소이다. EBI RHdb는 species-neutral database를 만들기 위해 디자인 되었으며 이것은 최근 인간, 마우스 그리고 rat의 RH data를 포함하고 있다.
11. Mouse Physical Maps
두 개의 게놈센터에서는 인터넷에서 이용 가능한 mouse에 대한 physical map을 만들어냈다. Whitehead Institute/MIT(<html>http://www.genome.wi.mit.edu/cgi-bin/mouse/index.ph</html>)와 UK Mouse Genome Centre at Harwell (<html>http://www.mgc.har.mrc.ac.uk/physical/phys.html/</html>/) 두 곳이 바로 그것이다. Whitehead Institute/MIT data는 전체 mouse유전자의 contig들과 STS를 포함하고 있으며 physical map과 recombination map에 의존하고 있는 mouse의 MIT genetic map의 특성을 나타내는 존재하는 SSLP marker를 이용하고 있다. UK Mouse Genome Center data는 전체 유전자에서 선택된 부분에 한한 physical map들로 구성되어 있다. 이 사이트들로부터의 데이터는 MGD와 통합되어 있으며 원조 사이트에서도 이용 가능하다. strain analysis, recombinant inbred 그리고 recombinant congenic strain anlyasis등의 다양한 방법을 이용하여 많은 연구자들의 공헌에 의해 오랜 시간에 걸쳐 제작되어 왔다. Chromosome rearrangements, somatic cell hybrids 그리고 in situ hybridization과 같은 방법이 이들 방법에 보완적으로 이용되었다. 이렇게 다양한 방법들은 광범위한 실험실과 wile type 마우(mouse) 배지를 이용하여 마우스(mouse)의 consensus linkage map을 만드는데 사용되어 왔다. (MGD, http://www.informatics.jax.org/searches/linkagemap_form.shtml)
12. Rat Genetic Maps
초창기에 발전한 rat genetics(쥐 유전학)는 mouse와 rat 둘 다에서 pink-eyed dilution(핑크 눈을 희석)과 albino 사이의 genetic linkage(유전적 연결)의 수립으로 mouse의 그것과 평행했었다. Haldane 은 만약 이들 genes이 homologues였다면, 그들은 evolutionary time동안 conserved(보존된) 유전자 배열 순서가 거의 동일하게 나타나는 것을 나타낸다는 것을 인지했었다. 그 후에, 유전학자는 mouse와 rat에 초점을 맞추었고, mouse와 rat은 생리학자를 위한 주요한 도구가 되었다. 따라서, rat genetic map(쥐의 유전적 지도)의 발전은 mouse 보다 지체되기 시작했었다. mouse에서 거의 3,000개의 gene들이 지도로 만들어진 것에 비교하여, 1991년 현재, rat에서는 214개의 gene들의 지도가 만들어졌다. 지도로 만들어진 gene 개수에서의 이 불일치는 이 시대에도 계속되고, rat에서 1576개의 gene이 지금 지도화 된 것RatMap과 비교하여, mouse에서는 18,983개가 지도화되었다. Rat gene 들의 지도는 recombination maps 이 아닌 더 정확히 말하자면 주로 cytogenetic maps이고 RatMap(<html>http://ratmap.gen.gu.se/</html>)에 의해 유지되고 있다. 한 세기 후 생리학자에 의해 rat의 사용에만 전념하였고, Rat genetics은 genomic tools로 재생되고 있고 발전되었으며 rat genome은 마침내 sequence 되었다. Rat map에 대한 관심의 부활은 rat에 대한 genomic resources의 발달과 동등하다. 1990년대에, 첫 번째 rat genome projects는 ESTs, YAC과 BAC libraries, 그리고 SSLP(single-strand length polymorphism) map을 생성하기 시작했다. 여기에 rat strains 사이에서 섞인 수많은 backcrosses 와 intercrosses가 있고 그것은 수백 개에서 수천 개 marker를 가지고 SSLP map의 개발에 사용되었다. 대부분의 이들 SSLP map은 아직 통합되지 않았고, 비록 cross 되는, 어떤 것에 대한 SSLP data와 maps이지만 RGD를 통해 사용이 가능하다. 두 F2의 intercross(이종교배)로부터의 data는 통합되었고 4786 SSLP marker를 포함하는 map의 결과는 Whitehead Institute(http:// <html>www.genome.wi.mit.edu/rat/public/</html>)에서 찾을 수 있다. 대등하게, 대대적인 Allele Characterization Project는 48개의 genetically 그리고 physiologically 적으로 중요한 동종번식의 rat strains 중에서 8000 SSLP의 allele size를 확립하기 위해 시작되었다(<html>http://www.brc.mcw.edu/LGR/research/lgr_acp.html</html>).
13. Rat Radiation Hybrid Maps
Rat의 전체 genome radiation hybrid panel (T55)은 Peter Goodfellow’s laboratory 에서 Linda McCarthy에 의해 생겼고 rat genome의 high-resolution map(해상도가 높은 지도) 구성에 사용되었다(<html>http://www.well.ox.ac.uk/rat_maping_resources/rat_radiation_hybrid_maps.html</html>). 첫 번째 radiation hybrid map은 알려진 gene과 microsatellites 둘 다를 포함한 5255개의 marker를 기본으로 한다. 같은 panel을 사용하는 다른 map은 2000개의 평평한 공간을 구분된 marker를 사용하여 framework map를 만들었다(<html>http://rgd.mcw.edu/RHMAPSERVER/</html>). 두 site는 그들의 marker 지도에 대한 사용자를 위한 RH map web server를 제공한다.
14. Rat Physical Maps
Mouse에 대한 비교에서, rat은 어떤 genome-wide 하고 clone-based 한 physical maps를 가지고 있지 않으며, MHC locus와 같은 특이적 영역에 대한 것 몇 개만 가지고 있다. Rat genome에 대한 대부분의 ‘physical map’은 cytogenetic map으로 구성되어 있고 RatMap에서 유지되고 있으며 상당한 양의 FISH data를 포함한다. Rat의 physical BAC map 은 NHGRI가 후원하는 rat genome sequencing 을 선도 하는 부분에서 준비가 다 되어 있다. Laboratory rat 의 BN/SsNHsd/MCW(brown Norway) strain으로부터의 BAC library (CHORI-230)는 mouse BAC libraries (<html>http://www.chori.org/bacpac</html>)를 사용하는 것과 같은 방법을 사용하여 준비한다. 이 library로부터의 BAC clone은 Canada, Vancouver에 있는 Genome Sequencing Center에 의해 fingerprint mapped(지문의 지도화) 되고 있다(<html>http://www.bcgsc.bc.ca/projects/rat_mapping</html>). 현재 136, 195 clone들이 그 database에 존재한다. 이 library에 대한 BAC end는 The Institute for Genomic Research(TIGR; <html>http://www.tigr.org/tdb/bac_ends/rat/bac_end_intor.html</html>)에서 서열화되었다.
15. Mouse Genome Sequencing Initiative
실험실 마우스 genomics를 위해 전면의‘action plan’의 일부로서 1999년 9월 NIH의 National Human Genome Research Institute（NHGRI)에 의해 발표되었던 것에서 출발하였다． 최종 목표는 C57BL/6J의 게놈의 초안을 작성 하는 것이었다. 마우스의 완성은 2003 그리고 완성된 게놈에 의해 연속하여 2005년 완성했다. 마우스 게놈의 지속적인 자료를 습득하는 것을 위해 첫 전략으로 게놈의 BAC 클론들이 순번대로 배열하게 되었던 것처럼 물리적인 BAC 지도를 만들었다（http://www.nhgri.nib.gov/NEWS/MouseBtelease.htm).2001의 10월에 마우스에서 지속적으로 습득하는 것을 위해 genome shotgun 접근을 포함하여 계획이 전부 변경되었다. 순번대로 배열하고 있는 방법과 변화를 위한 정당성의 일부는 쥐 게놈에서의 shotgun 연속들이 인간의 게놈에 관계되는 초안에서 유전자들의 신원을 원조하기 위해 사용될수 있었다라는 것이었다．Sequencing은 Biomedical 연구가 마우스를 위해 전부의 게놈 shotgun 데이타를 만들기 위하여 자금을 받았기 때문에 Sanger 협회 , Washington 대학교 진찰 센터 그리고 Whitehead 협회의 집중되었다 ( <html>http://www.nih.gov/science/models/mouse/</html>).동시에 이 변환과 함께 sequencing 전략안에서 높은 생물학적 관심이 genomic한 지역들에서, NIH가 연속 마우스 BAC에 한 프로그램을 시작했다.각각의 조사자들은 특정의 BACs에게 순번대로 배열하게 되도록 부탁하고 있는 적용들을 제출할 것을 요청 받았다．몇몇의 sequencing이 집중되고 , 0klahoma의 Cold Spring Harbor Laboratory , Harvard University Medical School 그리고 대학교를 포함하여 모두 이들에 자금을 주어졌다. BACs (<html>http://www.nih.gov/science/models/bacsequencing</html>). NIH BAC sequencing 프로그램이 처음에는 마우스를 위해 특정의 BAC 도서관으로부터 클론에 제한되었다. 그러나 프로그램은 지금 어떤 BAC 도서관으로부터 클론의 sequencing을 위하여 애플리케이션을 받아들였다.전세계의 다른 순번대로 배열하고 있는 몇몇의 것들은 지방이나 비교에의해 순번대로 배열하고 그들의 순번대로 배열하고 있는 능력을 쥐 게놈에 사용하고 있다. 예를 들면, DOE 속해있는 Joint Genome Institute가 인간의 염색체 19에 상응하는 쥐 게놈의 구분들을 순번대로 배열한다는 것을 알게 되었다http://bahama.jgi-psf.org/pub/ch19/; Dehalet al.,2001 ).의료 연구 협의회가 ( MRC ) 2 , 4 , 13 그리고 mouse-human 비교의 sequencing 염색체 X를 위한 마우스 염색체의 sequencing에 초점을 맞추고 있다.( <html>http://mrcseq.har.mrc.ac.uk/</html>).비록 베이롤 의과대학 게놈 중심의 주요한 초점이 생쥐 게놈을 순번대로 배열하고 움직이고 있은 지금이지만，그것은 쥐 염색체 11을 가로질러 처음부터 순번대로 배열하고 있는 BACs에 집중했다. NCBI는 Trans-NIH BAC Sequencing Program(<html>http://www.ncbi.nim.nih.gov/genome/clone/cstatus.html</html>）의 원조들의 아래에서 순번대로 배열하게 되고 있는 BAC 클론들의 기재뿐만아니라 쥐 게놈 연속 계획의 발전 상태를 유지한다． (<html>http://www.ncbi.nim.nih.gov/genome/seq/MmHome.html</html>）
16. Mouse Genome Sequence Resources
쥐를 위한 전체의 지놈 shotgun 자료들은 NCBI에 의해 능동적인 a'Trace Arcive'안에서 지속적으로 BLAST와 함께 찾을 수 있다. (<html>http://www.ncbi.nim.nih.gov/clone/mmtrace.html</html>)． 유사한 자원은 European Bioinformatics Institute의 면에서 부양된다. (EBI; <html>http://www.ebi.ac.uk/blast2</html>). 2001년 12월의 31 million 이상이 있었던 것처럼 순번대로 배열하는 것은 이 기록 보관소에서 읽을수 있다；마우스 지놈의 6배보다 큰 범위. Mouse Genome Sequencing Consortium는 조사 지역 사회（Consortium（2002）를 Sequencing하고 있는 마우스 지놈에 지놈의 주석을 달아 초안을 작성했다. 현재의 초안은 게놈의 96%를 완성했다. The draft genome ( <html>http://www.ensembl.org</html> ) NCBI's Map Viewer ( http://www.ncbi.nim.nih.gov ) , 그리고 theUniversity Santa Cruz의 게놈 browser의 ( <html>http://genome.ucsc.edu</html> ) 다른 게놈 자원들은 Mouse BLAST는 연구자들가 MGI에서 쥐 연속 자료들와 이용할 수 있는 쥐에 관한 생물학적 지식의 부를 접속하는 것을 허락하는 The 잭슨 Laboratory에 MGS 모임에 의해 유지되는 서버를 포함한다.결국 , 마우스 지놈 Resource~3 페이지 NCBI의 (<html>http://www.ncbi.nim.nih.gov/gonome/guide/M_musculus.html</html>) 다양한 마우스 게놈 자원에 링크의 한 개요를 제공한다.
17. Mouse CDNA Clone Resources
몇 개의 모임들은 아주 긴 cDNA 클론들과 연속들을 모든 쥐 유전자에 얻게 하기 위해 솔선들을 떠맡았다． 일본으로부터의 RIKEN Institute는 모이고，쥐를 위해 60,000 이상의 cDNA 클론들을 순번대로 배열했다（<html>http://genome.gsc.riken.go.jp/;RIKENExplorationResearchGroupPhase2Team</html>，그리고 FANTOM Consortium（2001））이 클론들은 공개적으로 계속 이용할 수 있다．Mammalian Gene Collection（NIH 솔선）는 인간과 쥐를 위해 나타내게 되었던 유전자들의 전신대의（프레임을 openreading하는 것）연속과 cDNA 클론들의 완전한 세트를 제공하기 위한 목표가 있다(<html>http://mgc.nci.nib.gov/</html>)
