[논문]rpoB 염기서열 분석을 이용한 응고효소 음성 포도알세균 분자 동정

성원진; 김단일; 김은경; 고대성; 노영혜; 김재홍; 권혁준

doi:10.14405/kjvr.2018.58.1.51

[국내논문] rpoB 염기서열 분석을 이용한 응고효소 음성 포도알세균 분자 동정
Molecular identification of coagulase-negative staphylococci by rpoB sequence typing 원문보기

Korean journal of veterinary research = 대한수의학회지, v.58 no.1, 2018년, pp.51 - 55

성원진 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실) , 김단일 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실) , 김은경 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실) , 고대성 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실) , 노영혜 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실) , 김재홍 (서울대학교 수의과대학 조류질병학연구실) , 권혁준 (서울대학교 수의과대학 산업동물의학연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Bovine mastitis (BM) has resulted in enormous economic loss in the dairy industry and coagulase-negative staphylococci (CNS) have caused subclinical BM. Although VITEK 2 GP ID card (VITEK 2) has been used for CNS identification, the probability of identification varies. The rpoB sequence typing (RSTing) method has been used for molecular diagnosis and epidemiology of bacterial infections. In this study, we undertook RSTing of CNS and compared the results with those of VITEK2 and 16S rRNA gene sequencing. As compared VITEK2, the molecular-based methods were more reliable for species identification; moreover, RSTing provided more molecular epidemiological information than that from 16S rRNA gene sequencing.

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문제 정의

병원성 미생물의 분자 동정법으로는 RNA polymerase beta subunit 유전자(rpoB)의 일부 또는 전체가 사용되고 있으며 전체 유전자를 사용하는 경우에는 16S rRNA 유전자와 비교해 살모넬라 혈청형 구별이 가능하고, 황색포도알세균 분리주에 대한 rpoB 유형 분석(rpoB sequence typing, RSTing)을 통해 분자역학 연구가 가능하며 리팜핀 및 반코마이신 내성 관련 돌연변이 정보를 확보할 수 있어 유용한 것으로 알려져 있다 [11, 12]. 본 연구에서는 국내 분리 CNS의 VITEK2 동정 결과와 16S rRNA 유전자 동정법 및 RSTing 결과를 비교하였고, 우점균인 Staphylococcus chromogenes(S. chromogenes), S. haemolyticus 및 S. simulans의 rpoB 유형(rpoB sequence type, RST)을 최초로 분류하였다. 본 연구에서 사용한 CNS 분리주는 Table 1에 제시하였고, GP ID card에 배양균을 접종하여 VITEK2(bioMériux, France) 기기에 장착한 후 제조사가 제시한 방법에 따라 수행하였다.

제안 방법

CNS 분리주의 종별, 분리주별 근연 관계를 알아보기 위해 rpoB 및 16S rRNA 유전자의 염기서열과 MEGA7의 neighbor-joining method(Tamura-Nei distance, 1,000 bootstrapping replicates)를 사용하여 계통분석을 수행하여 계통수를 작성하였다(Fig. 1) [7]. 그 결과 rpoB 계통수의 경우 S.
본 연구에서는 국내 소 유방염 유래 CNS 분리주에서 VITEK2를 이용한 동정법과 분자 동정법인 16S rRNA 유전자 동정법을 비교하였고, rpoB 전체 염기서열을 결정하여RSTing 방법을 확립한 후 그 결과를 비교하였다. 그 결과 분자 동정법의 동정 정확도가 높았으며, 16S rRNA 유전자 동정법보다 동일한 CNS 종의 분리주를 세분할 수 있어서 세균 동정뿐 아니라 분자역학 연구에 유용할 것으로 생각한다.

대상 데이터

본 연구자들은 2014년부터 2016년까지 국내 유방염 소의 원유로부터 분리된 유방염 원인균의 항생제 감수성과 동정 결과를 보고하였다 [5]. 이 중 35개 농장에서 분리된 CNS 39주의 16S rRNA 유전자와 rpoB 전체 염기서열을 결정하여 동정 결과를 비교하였다(Table 1). VITEK2 동정 결과와 34개의 16S rRNA 유전자 동정 결과를 비교한 결과 71%(24/34)의 일치율을 보였다(Table 1).

성능/효과

simulans의 분리주가 보다 단순한 클러스터 양상을 보였으며 이는 같은 종 내 분리주간 염기서열의 차이가 크지 않아 다양성이 작다는 것을 의미한다. 따라서, CNS 감염에 의한 소 유방염 분자역학 연구를 위해서는 16r RNA 유전자 분석법보다는 RSTing 방법이 더욱 유용할 것으로 생각한다 [11].
본 연구에서는 국내 소 유방염 유래 CNS 분리주에서 VITEK2를 이용한 동정법과 분자 동정법인 16S rRNA 유전자 동정법을 비교하였고, rpoB 전체 염기서열을 결정하여RSTing 방법을 확립한 후 그 결과를 비교하였다. 그 결과 분자 동정법의 동정 정확도가 높았으며, 16S rRNA 유전자 동정법보다 동일한 CNS 종의 분리주를 세분할 수 있어서 세균 동정뿐 아니라 분자역학 연구에 유용할 것으로 생각한다.

후속연구

pseudintermedius로 분류되었으나 rpoB 서열로는 87% 동일성을 보여 전혀 달랐고, GenBank에 동일한 서열이 검색되지 않아 rpoB 염기서열로는 종을 동정할 수 없었다. 최근 16S rRNA 유전자가 일부 세균에서 수평 전파가 일어나 서로 다른 종의 세균이 유사한 염기서열을 보유할 수 있다는 사실이 검증되어 PMB230도 유사한 사례인지를 확인하기 위한 추가연구가 필요하다고 생각한다 [10]. 본 연구에서 새롭게 결정한 16S rRNA 및 rpoB 염기서열은 GenBank에 등록하였다(Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	16S rRNA 유전자 염기서열로 계통분석 하여 작성한 계통수의 경우 S. chromogenes, S. haemolyticus 및 S. simulans의 분리주가 보다 단순한 클러스터 양상을 보였는데 이 현상이 의미하는 것은 무엇인가?	haemolyticus 및 S. simulans의 분리주가 보다 단순한 클러스터 양상을 보였으며 이는 같은 종 내 분리주간 염기서열의 차이가 크지 않아 다양성이 작다는 것을 의미한다. 따라서, CNS 감염에 의한 소 유방염 분자역학 연구를 위해서는 16r RNA 유전자 분석법보다는 RSTing 방법이 더욱 유용할 것으로 생각한다 [11].
	준임상형 유방염의 주요 원인은 무엇인가?	소 유방염은 다양한 미생물 원인균에 의해 발생하며 그중 응고효소 음성 포도알 세균(coagulase-negative staphylococci, CNS)은 준임상형 유방염의 주요 원인으로 알려져 있다. CNS의 동정은 생화학적 특성을 이용한 API Staph kit, VITEK 2 GP ID card(VITEK2)를 보편적으로 사용하고 있고, 각각 98%, 93% 정확도를 나타내지만 종에 따라 차이를 보이는 것으로 알려져 있다 [13].
	음성 포도알 세균의 동정으로 사용되는 것은 무엇인가?	소 유방염은 다양한 미생물 원인균에 의해 발생하며 그중 응고효소 음성 포도알 세균(coagulase-negative staphylococci, CNS)은 준임상형 유방염의 주요 원인으로 알려져 있다. CNS의 동정은 생화학적 특성을 이용한 API Staph kit, VITEK 2 GP ID card(VITEK2)를 보편적으로 사용하고 있고, 각각 98%, 93% 정확도를 나타내지만 종에 따라 차이를 보이는 것으로 알려져 있다 [13]. 동정이 안 되거나 결과가 명확하지 않은 경우 분자 동정법인 16S rRNA 유전자 염기서열을 데이터베이스의 염기서열과 비교하여 최종 동정(16S rRNA 유전자 동정법)하고 있으나 일부 세균에서 16S rRNA 유전자가 수평 전파되어 세균 동정에 혼선을 초래하는 것으로 알려져 있다 [6, 14].

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