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문제 정의
- 하지만 Vibrio의 유전체내 16S rRNA 유전자 이질성에 대한 염기서열 수준의 분석 결과는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Vibrio의 개체 내에 존재하는 16S rRNA 유전자 오페론과 염기서열의 이질성을 규명하고자 한다.
제안 방법
- Vibrio 속 유전체내 16S rRNA 유전자 변이를 엔트로피 값을 이용하여 비교하였다(Fig. 1). V.
- Vibrio 속의 유전체내 16S rRNA의 차이를 DNA 상동성을 이용하여 분석하였다(Fig. 2). 개체 내의 16S rRNA 염기서열 상동성은 V.
- Vibrio의 제놈 정보로부터 16S rRNA 유전자 염기서열을 추출하여 개체 내에 존재하는 16S rRNA 유전자 이질성을 조사하였다. 유전체내 16S rRNA 유전자 염기서열을 비교하기 위하여, 추출한 16S rRNA 염기서열을 CLUSTAL W 1.
- 6 (10) 프로그램을 이용하여, 각각의 염기서열 위치에 대한 엔트로피(entropy) 값을 계산하였다. 또한 유전체내 16S rRNA 유전자 염기서열 상호 간에 DNA 상동성(similarity)값을 계산하여, 개체 내의 16S rRNA 유전자 상호간의 유사성을 분석하였다.
- Vibrio의 제놈 정보로부터 16S rRNA 유전자 염기서열을 추출하여 개체 내에 존재하는 16S rRNA 유전자 이질성을 조사하였다. 유전체내 16S rRNA 유전자 염기서열을 비교하기 위하여, 추출한 16S rRNA 염기서열을 CLUSTAL W 1.8 (21)을 이용하여 하나의 서열로 배열하였다. 이후 BioEdit 5.
대상 데이터
- 본 연구에서 Vibrio 속의 16S rRNA 염기서열은 GenBank에 등록된 제놈 자료를 이용하였다. 현재까지 GenBank에 공개된 Vibrio 속의 제놈 연구 결과는 80개(V.
- tapetis 각 1개)로 파악되었다. 분석은 유전자 annotation이 완료된 V. cholerae, V. harveyi, V. parahaemolyticus, V. splendidus, V. vulnificus를 대상으로 실시하였다(Table 1). 이들 5종의 Vibrio는 세포 안에 2개의 염색체(1번 염색체 3 Mb, 2번 염색체 2 Mb 내외)를 갖고 있었다(25; Table 1).
데이터처리
- 8 (21)을 이용하여 하나의 서열로 배열하였다. 이후 BioEdit 5.0.6 (10) 프로그램을 이용하여, 각각의 염기서열 위치에 대한 엔트로피(entropy) 값을 계산하였다. 또한 유전체내 16S rRNA 유전자 염기서열 상호 간에 DNA 상동성(similarity)값을 계산하여, 개체 내의 16S rRNA 유전자 상호간의 유사성을 분석하였다.
성능/효과
- 2). 개체 내의 16S rRNA 염기서열 상동성은 V. cholerae 99.7% (SD=0.36, N=20), V. harveyi 99.6% (SD=0.18, N=45), V. parahaemolyticus 99.8% (SD=0.10, N=55), V. splendidus 99.1% (SD=0.49, N=20), V. vulnificu 99.8% (SD=0.19, N=36)였다. Vibrio 속의 세포 내 16S rRNA 유전자는 대략 1% 이내의 염기서열 상이성(dissimilarity)을 갖고 있는 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 Vibrio 속 제놈 데이터를 이용하여 유전체내 16S rRNA copy 개수와 이질성을 염기서열 수준에서 분석하였으며, Vbrio 속은 세포 안에 8개 이상 16S rRNA를 갖고 있으며 이들 유전자 염기서열은 1% 정도 변이가 관찰 되었다. 본 결과는 Vibrio 속의 16S rRNA 유전자 염기서열이 높은 이질성을 갖는 것을 제시해 준다.
- Vibrio 속의 계통 분석 및 병원균 검출을 위해 16S rRNA를 이용하고 있으나, 많은 연구에서 16S rRNA 분석의 한계를 보고하여 왔다(11, 15). 본 연구에서 Vibrio 속 제놈 데이터를 이용하여 유전체내 16S rRNA copy 개수와 이질성을 염기서열 수준에서 분석하였으며, Vbrio 속은 세포 안에 8개 이상 16S rRNA를 갖고 있으며 이들 유전자 염기서열은 1% 정도 변이가 관찰 되었다. 본 결과는 Vibrio 속의 16S rRNA 유전자 염기서열이 높은 이질성을 갖는 것을 제시해 준다.
- splendidus는 rrnC, rrnE, rrnH 유전자가 유사한 것으로 파악되었다. 본 연구에서 분석한 5종의 Vibrio에서 유전체내 16S rRNA 유전형은 5개(V. vulnificu) 이상, 8개(V. parahaemolyticus, V. harveyi)까지 조사되었다.
- parahaemolyticus #RIMD2210856을 대상으로 16S rRNA 염기서열 이질성을 분석하였는데, 2차 구조 내에서 이중나선을 갖는 16S rRNA 부위에 많은 변이가 있는 것으로 보고하였다. 본 연구에서는 16S rRNA 유전자의 2차 구조와 연관된 V1-V9 지역(23)을 조사하였으나, 변이지역(variable region)과 보존 지역(conserved region)에서 모두 변이가 관찰 되었다.
- vulnificus 8개[총 9개]). 유전체내 16S rRNA 염기서열 길이는 모두 동일하였다(예, V. parahaemolyticus, 1,471 bp; V. harveyi, 1,565 bp). 또한 Vibrio의 세포 안의 1번, 2번 염색체에 코드화된(coding) 16S rRNA 유전자간 염기서열의 뚜렷한 차이는 없었다.
- harveyi에 16S rRNA를 포함하는 rrn 오페론이 7~9개 있다고 보고하였으며, Wolf와 Haygood (24)는 8~11개 있는 것으로 발표하였다. 이것은 본 연구 결과와 잘 일치하며, Vibrio 속은 종내 수준에서 16S rRNA 유전자 copy 개수에 차이가 있다는 것을 제시해 준다.
- 본 연구에서 Vibrio 속의 16S rRNA 염기서열은 GenBank에 등록된 제놈 자료를 이용하였다. 현재까지 GenBank에 공개된 Vibrio 속의 제놈 연구 결과는 80개(V. cholerae 44개; V. parahaemolyticus 7개; V. mimicus 5개; V. harveyi 4개; V. alginolyticus, V. splendidus, V. vulnificus 각 2개; V. coralliilyticus, V. fluvialis, V. furnissii, V. metschnikovii, V. orientalis, V. shilonii, V. tapetis 각 1개)로 파악되었다. 분석은 유전자 annotation이 완료된 V.
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