Pangenome #

Pangenome 정의 #

Pangenome이란 범유전체(범유전자)로 pan-genome 혹은 supra-genome으로도 불린다. 단일 계통학적 분류군에 속한 모든 생물의 개체가 보유하고 있는 서로 다른 유전자 집합을 의미한다. 미생물학에서는 species의 수준에서 한정되어 논의되며 여기에는 모든 계통에 존재하는 core 유전자와 종의 일부 계통에만 존재하는 variable 유전자가 포함된다.

Core genome은 핵심유전체로 임의의 한 생물 분류군에 속하는 모든 개체가 공유하는 유전자 종류의 집합을 의미하며 Variable or accessory genome은 모든 계통의 균주에서 발현되지는 않는 유전자를 뜻한다. 두 개 이상의 변종에 존재하는 유전자 또는 단일 변종의 고유한 유전자를 포함하며 예시로는 항생제 내성과 같은 변형 고유의 유전자가 있다.

Open pangenome #

pangenome의 유전자 수는 추가적으로 sequence된 균주의 수에 따라 증가한다. 혼합 미생물 집단의 다양한 환경에서 사는 종들은 유전 물질을 교환하는 다양한 방법을 가지고, 따라서 전체 유전체 집합을 지속적으로 확장시킨다.

Closed pangenome #

추가적인 변종들은 pangenome종에게 더이상 새로운 유전자를 제공하지 않는다. Closed pangenome은 세계적인 미생물의 접근이 제한된 고립된 장소에서 사는 종들에게 일반적이며 이러한 종들은 이미 적은 수의 염기서열이 complete pangenome을 포함하고 있다.

그림 1. Pangenome 도식화 (출처)

Pangenome 추출의 이점 #

• 개별 individual gene set를 이용해 특성을 분석할 수 있다.
• 병원성 변종(pathogenic strains)에 대한 백신을 개발할 수 있다.
• 종의 개별 유전자 부분 집합에 기초한 metagenomics 표본에서 새로운 변종의 검출, 식별 및 추적을 할 수 있다.

Pangenome tools #

• Roary - 완전한 전체 pangenome, core genome set 또는 reference genome 간의 차이점을 빠르게 추출
• panX - pangenome 분석 및 웹 기반 시각화
• PanOCT - 유전자 homology와 보존된 유전자의 주변을 모두 고려
• OrthoMCL - core genome 추출
• LS-BSR - 많은 양의 genome의 유전적 내용 신속히 비교
• PanPhlAn - pangenome을 기반으로 environmental WGS sample에서 종의 유전자 구성 검출

참고문헌 #

• https://en.wikipedia.org/wiki/Pan-genome
• http://www.metagenomics.wiki/pdf/definition/pangenome