초록 ▼

연구의 목적 및 내용
분변미생물 즉, 장내미생물은 많은 식중독성 병원균을 포함하고 있다. 반면에 분변 내에는 유익한 유산균으로 알려진 프로바이오틱스와 같은 미생물을 포함하고 있어, 분변미생물은 많은 연구자들에게 각광받고 있다. 따라서 본 연구에서는 차세대염기서열분석법(Next Generation Sequencing, NGS)을 이용하여 다양한 가축 동물의 분변미생물생태를 조사 하였으며, 그로부터 얻어진 시퀀스데이터를 이용하여 16S rRNA 유전자 기반의 분변미생물 유전체 데이터베이스(Fecal Miocrobiome Datab

연구의 목적 및 내용
분변미생물 즉, 장내미생물은 많은 식중독성 병원균을 포함하고 있다. 반면에 분변 내에는 유익한 유산균으로 알려진 프로바이오틱스와 같은 미생물을 포함하고 있어, 분변미생물은 많은 연구자들에게 각광받고 있다. 따라서 본 연구에서는 차세대염기서열분석법(Next Generation Sequencing, NGS)을 이용하여 다양한 가축 동물의 분변미생물생태를 조사 하였으며, 그로부터 얻어진 시퀀스데이터를 이용하여 16S rRNA 유전자 기반의 분변미생물 유전체 데이터베이스(Fecal Miocrobiome Database)를 구축하고, NGS 플랫폼 중 하나인 MiSeq으로부터 얻어진 시퀀스데이터를 이용할 수 있는 웹 인터페이스(Web interface)를 개발하는데 있다.

연구결과
1. 샘플 및 DNA 추출 현황과 MiSeq 시퀀싱 결과
본 연구를 통해 한우 199개, 젖소 101개, 닭 84개, 오리 85개, 사슴 21개, 말 62개, 돼지154개를 포함하는 총 1,128 개의 분변샘플을 채취하였으며, 추가적으로 443개의 금강샘플을 확보하였고, 이렇게 채취한 모든 분변샘플 내 존재하는 16S rRNA 유전자를 MiSeq을 이용하여 시퀀스데이터를 확보하였다.
2. Microbial community analysis Tool 개발 (MESER)
● MiSeq로부터 얻어지는 시퀀스데이터를 처리 할 수 있는 웹 기반의 파이프라인
● Mothur라는 소프트웨어로 실행이 되도록 되어 있으며, Fastq assembly, Group file creation, Batch file creation의 3가지 과정을 포함
3. Fecal Microbial communites 데이터베이스 구축
● 모든 분변샘플로부터 얻은 16S rRNA 유전자 데이터를 다운로드 할 수 있도록 본 연구실에서 보유하고 있는 서버에 구축
4. 다양한 연구분야에서 분변미생물 유전체 분석
● 돼지의 성장단계별 분변미생물생태 비교 분석 실시
● 벼 재배과정에서 비료로 사용되고 있는 분변에 존재하는 미생물에 의한 메탄가스 대사과정을 Metagenomic 분석을 통해 실시
● 미생물생태변화를 통한 지하수에 해수침투 여부 예측에 관한 연구 수행

연구결과의 활용계획
데이터베이스는 샘플의 MiSeq 기반 Raw 시퀀스 데이터를 다운로드를 할 수 있도록 구축하였다. 본 데이터베이스에 포함된 시퀀스데이터는 다양한 연구분야에 기여를 할 것이라고 판단된다. 본 연구팀에서는 축산학 및 환경학을 연구하는데 분변미생물 유전체 데이터베이스를 사용하고 있다. 또한, 본 데이터베이스는 식품 및 의학 분야에서도 사용 할 수있다. 예를 들어, 가축동물로부터 분리한 프로바이오틱스를 사람에게 투여함으로써 건강증진효과가 있다고 보고되었는데, 본 연구팀에서 개발한 데이터베이스 내에서 그러한 유용 미생물들을 찾고 연구하는데 유용하게 사용 될 수 있을 것이다. 인간의 장내미생물은 건강을 유지시키는데 매우 중요한 요소라고 다양한 연구를 통해 보고가 되고 있으며, 가축 또한 마찬가지 이다. 많은 연구자들이 도출한 연구결과와 비교분석하기 위하여 대조군인 시퀀스 정보가 필요하거나 분변미생물생태에 관한 정보가 필요할 때 본 데이터베이스가 유용하게 사용 될 수 있을 것이다.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Fecal microbes, or intestinal microbes, involve many of the food borne pathogens. In contrast there are beneficial ones in feces, such as with probiotic potentials. Therefore, fecal microbes have attracted many researchers. We investigated fecal microbiota in various animals next

Purpose&contents
Fecal microbes, or intestinal microbes, involve many of the food borne pathogens. In contrast there are beneficial ones in feces, such as with probiotic potentials. Therefore, fecal microbes have attracted many researchers. We investigated fecal microbiota in various animals next generation sequencing (NGS). With the data, we construct Fecal Microbiome Database and develop the web interface to fully utilize sequence data.

Result
1. Number of fecal samples and sequence data
• A total of 1,128 fecal samples from livestock : beef cow (119), milk cow (101), chicken (84), duck (85), deer (21), horse (62) and pig (154) were collected. In addition, 443 samples were collected from the Geum river. All 16S rDNA in these samples were sequenced using MiSeq.
2. Development of Microbial Community analysis Tool (MESER)
• A web-based pipeline to process sequence MiSeq data
• While most are done with mothur, “Fastq assembly”, “Group file creation” and “Mothur batch file creation” were implemented
3. Fecal microbiome DB construction
• All sequence data were downloadable on our web server.
4. Fecal microbiome analysis in various research fields
- Swine fecal microbiota comparison across various growth stages
- Metagenomics Analysis of Methane Metabolisms in Manure Fertilized Paddy Soil
- Estimation of seawater intrusion based on microbial community shifts

Expected Contribution
MiSeq raw sequence data can be downloaded from our web server. These data may contribute to various research areas. We have utilized the DB for animal science and environmental science. The DB can also be used for food science and medical science. For example, it has been reported that human health can be improved by shifting gut microbiota through ingesting probiotic bacteria isolated from livestock animals. Animal-origin probiotics can be searched from our DB. In addition, human gut microbiota study revealed that gut microbiota is a key to maintain our health. Likewise, animal gut microbiota is also a key to improve livestock health. Researchers can use our DB to compare their results when they need “control” or general idea of some animal gut microbiota.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 24
• 7. 참고문헌 ... 25
• 8. 연구성과 ... 28
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28
• 11. 기타사항 ... 30
• 끝페이지 ... 30