Transcriptomics, Metabolomics, Proteomics 비슷하지만 다른 3가지오믹스(Omics) 데이터에 대해서 알아보자.

오믹스(Omics) 데이터를 들여다보면, 이 세 가지 Transcriptomics, Metabolomics, Proteomics에 대해서 듣게 된다. 이 세 가지 개념은 생물학에서 오믹스(Omics) 연구의 주요 분야로, 유전체 이후 생물학적 시스템을 더 깊이 이해하는데 중요한 역할을 합니다.

 

 

분야	연구 대상	주요 기술	활용
Transcriptomics	RNA (전사체)	RNA-seq, Microarray	유전자 발현 분석, 질병 마커 발굴
Metabolomics	대사 산물(대사체)	LC-MS, NMR	대사 경로 분석, 약물 반응 연구
Proteomics	단백질(단백체)	Mass Spectrometry, 2D-Gel	단백질 구조, 기능 및 상호작용 분석

 

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1. Transcriptomics (전사체학)

 

Transcriptomics는 세포 내에서 발현되는 RNA(전사체, Transcriptome)를 연구하는 분야입니다. 유전자(DNA)가 단백질로 변환되기 위해서는 먼저 RNA로 전사되므로, transcriptome 분석을 통해 세포의 기능적 상태를 파악할 수 있습니다.

 

 

주요 개념

 

• mRNA (전령 RNA) : 단백질 합성의 청사진 역할
• ncRNA (비번역 RNA) : 유전자 발현 조절 (miRNA, IncRNA 등)
• Alternative Splicing :  하나의 유전자가 여러 개의 단백질을 만들 수 있도록 하는 메커니즘

 

주요 기술

 

• RNA-seq (RNA sequencing) : 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술로 RNA 발현 수준을 정량화
• Microarray: 기존 기술로, RNA 발현을 칩에 고정된 DNA 프로브와 하이브리다이제이션하여 측정

 

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2. Metabolomics (대사체학)

Metabolomics는 세포 내에서 생성되거나 소비되는 대사 산물(Metabolite)을 연구하는 분야입ㄴ다. 이는 세포의 최종 표현형(Phenotype)에 직접적인 영향을 미치는 요소로 간주됩니다.

 

 

주요 개념

 

• Primary Metabolite (1차 대사 산물) : 생명 유지에 필수적인 분자 (예: 포도당, 아미노산)
• Secondary Metabolite (2차 대사 산물) : 특정 환경에서만 생성되는 분자 (예: 항생제, 식물 알칼로이드)
• Metabolic Pathways (대사 경로) : TCA 사이클, 글리콜리시스, 펜토스 인산 경로 등

 

주요 기술

 

• LC-MS (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) : 액체 크로마토그래피와 질량 분석을 조합하여 대사산물 분석
• GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) : 휘발성 대사체 분석
• NMR (Nuclear Magnetic Resonanace) : 비파괴적 분석 기법으로 구조 및 농도 측정

 

활용

• 대사 질환 연구 : 당뇨병, 암, 비만 등에서 대사 산물 변화 분석
• 약물 반응 분석 : 약물이 체내에서 어떻게 대사되는지 확인
• 영양 및 식이 연구 : 특정 식단이 신진대사에 미치는 영향 연구

 

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3. Proteomics (단백체학)

 

Proteomics는 세포 내에서 발현되는 단백질(Proteome)을 연구하는 분야입니다. 단백질은 유전자 발현의 최종 산물이므로, 유전체나 전사체보다 생물학적 기능을 보다 직접적으로 반영합니다.

 

 

주요 개념

 

• Protein Expression (단백질 발현 수준): 특정 세포 또는 조직에서 발현되는 단백질의 양적 변화
• Post-Translational Modifications (PTMs, 번역 후 변형) : 인산화, 메틸화, 아세틸화 등 단백질 기능 조절에 중요한 변형
• Protein-Protein Interaction (PPI, 단백질 상호작용) : 신호 전달 및 대사 과정 조절

 

주요 기술

 

• Mass Spectrometry (질량 분석법, MS): 단백질을 이온화하여 질량-전하비를 측정
• 2D-Gel Electrophoresis (2차원 겔 전기영동): 단백질 혼합물에서 개별 단백질을 분리
• Protein Microarrays: 여러 단백질을 동시에 분석하는 칩 기술

 

활용

 

• 질병 바이오마커 발굴 : 특정 단백질의 변화를 이용한 암, 알츠하이머 등의 진단
• 단백질 신약 개발 : 단백질 기반 치료제 연구 (예: 항체 치료제)
• 신호전달 네트워크 분석 : 단백질 상호작용을 통해 세포 내 정보 흐름 분석 
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통합 오믹스 연구 (Mutl-Omics)

 

통합 오믹스	결합 방식	활용
Transcriptomics + Proteomics	유전자 발현과 단백질 발현 비교	전사체 조절 연구
Proteomics + Metabolomics	단백질과 대사체 간의 관계 분석	대사 경로 해석
Transcriptomics + Metabolomics	유전자 발현과 대사체의 변화 비교	환경-유전체 상호작용 연구

 

 

적용 사례

 

• 암 연구 : 특정 암에서 유전자 발현(RNA-seq) -> 단백질 발현 (Proteomics) -> 대사 변화 (Metabolomics)를 통합 분석하여 신호 경로 규명

 

• 신경퇴행성 질환 연구 : 알츠하이머병에서 단백질 응집(Proteomics)과 대사 변화(Metabolomics)를 연결하여 병리 기전 분석

 

 

최근에 Multi-Omics 접근 방식이 활발히 연구되고 있습니다. 도움이 되었으면 합니다. 글 읽어주셔서 감사합니다.^^