Metagenome 개요 (책 발간용 글 편집 및 수정)
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Metagenome 개요 #
Metagenome의 genome은 유전자의 집합을 의미하며 Metagenome은 genome이 많이 모인 집합을 의미한다. Metagenome 연구는 미생물 군집을 분석하는 분야로 환경과 미생물 간의 생태학적인 의미를 연구하는데 현재 미생물 유전체 및 메타지놈 (metagenome)의 연구 범위는 분석 기술의 발전에 따라 모델 균주나 표준 균주의 분석에 국한되지 않고 유전체 정보 비교를 위한 환경 분리 미생물이나 유연관계가 가까운 미생물의 분석으로 급속히 확장되고 있으며, 배양할 수 없는 미생물의 경우, BAC (Bacterial artificial chromosome) 및 fosmid를 이용한 단편서열분석으로부터 전 환경 유전체 염기서열에서 개별 미생물 유전체를 완전하게 조립하거나 개별 세포에서 유전체를 획득하고 이로부터 유전체를 분석하는 수준에 이르기까지 기술이 진보되고 있다 (Quaiser et al. 2002; Hallam et al. 2006; Woyke et al. 2009). 또한, 환경 보전과 자원의 발굴뿐만 아니라, 다양한 환경 및 생물간 상호작용 현상 관찰에 활용되어 일반 자연환경부터 극한 환경, 식품, 공생관계에서의 유전체 및 메타지놈이 분석되고 있으며, 미지 환경의 탐색 및 보건 의료를 위한 연구에도 활용을 기대하고 있다 (Qin et al. 2010; Jung et al. 2011; Mackelprang et al. 2011).
미생물이란 #
미생물(Microbe)은 크게 바이러스(Virus), 세균(Bacteria), Archaea,균류(Fungi), 원생생물(Protist) 로 나뉨. 한국말로 하면 원생이랑 원핵 생물이라하면 헷갈리는데 원핵은 하나의 핵이란게 아니라 원시핵을 의미 하는 것으로 Prokaryote을 말한다. 반면 protist은 Eukaryote으로 대부분 단세포생물을 의미한다.
- Protist : 대부분 단세포 생물
- Fungi : 주로 다세포, saprotrophic (sapros+trophic = rotten+food = cell 밖에서 음식을 썩혀서 영양분을 soluble 하게 만든 다음 uptake)
- Archaea : 고세균, 핵이 없음, 세포벽 없음.
archea : http://100.naver.com/100.nhn?docid=828465
protist : http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=4203
difference between protist & fungi : http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080508155624AAVlMGj
종의 분류 in prokaryote #
- Fungi 와 Protist의 종의 개념은 형태나 reproductive behavior에 많이 의존
- Prokayote의 종의 개념은 분자 계통학적 연구방법에 따라 분류되는데 다음과 같은 두 가지 기준이 있다.
두 종이 구별되기 위한 조건 #
- Genome sequence가 달라야 한다(DNA-DNA hybridization 비교 일시 70% 이하로 hybridization 되어야 함).
- 16s rRNA 비교 시 sequence similarity가 97% 이하여야 한다.
- 단 위 두 조건이 충족되더라도 형태나 생리적 표현 형질의 차이가 없다면 다른 종으로 분류 할 수 없다.
microbial community analysis (어떤 미생물이 얼마만큼 있는지 분석) #
DGGE, TGGE, t-RFLP, SSCP 는 PCR로 16S rRNA를 증폭한 후 전기영동으로 gel 상에 band의 형태로 미생물 군집의 변화를 확인한다. 다만, 데이터베이스와 그리고 종의 정보는 확인하지 못한다. 최근 NGS를 이용한 시퀀싱을 통해 rRNA database를 대상으로 상동성 검색(homology serach)을 통해 종을 확인한다.
Species richness : 시료내 종의 수 #
OTU (operational taxonomic unit)으로 분류 대상이 되는 생물체의 개체 또는 군. 대부분 종을 의미, 즉 species richness를 구한다는 건 OTU의 수를 구한다는 것.
- Sequencing read들을 preprocessing : quality filter, barcode & adopter trimming
- Read clustering : CD-HIT과 같은 프로그램을 이용하여 동일 종 유래의 reads를 clustering함
- 통계적 방법으로 실제의 OTU를 추정
- 전체적인 종의 분포를 나타내는 diversity index를 구함.
