유전자 보유 계통수를 이용한 원핵생물 680종의 분석 (Phylogenetic Analysis of 680 Prokaryotes by Gene Content)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 26권 / 6호 / 711 ~ 720페이지
· 저자명 : 이동근, 이상현

초록

게놈분석이 완료된 680개의 세균의 공통 유전자 보유 정도와 유연관계를 파악하기 위해 4,631개의 COG (Clusters of Orthologous Groups of protein) 보유 유사도와 COG 보유 계통수를 작성하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 균주별 COG 보유개수는 103~2,199개 사이였고 평균 1377.1개 였다. 곤충과 절대공생성인 Candidatus Nasuia deltocephalinicola str. NAS-ALF가 최저였고 기회성병원균인 Pseudomonas aeruginosa PAO1가 최대였다. 2개의 세균들 사이에 나타내는 COG 보유 유무의 유사도는 49.30~99.78% 사이였고 평균 72.65%였다. 초고온성이며 자가영양생활을 하는 Methanocaldococcus jannaschii DSM 2661과 중온성이며 공생생활을 하는 Mesorhizobium loti MAFF303099 사이가 최소였다. 유전자 보유 정도가 생물이 각 서식지에 적응하는 정도를 나타내므로 이 결과는 원핵생물 진화의 역사 혹은 현재 지구의 원핵생물 서식지 범위를 나타내는 것일 수도 있다. COG 보유계통수를 통하여 첫째 진정세균인 Chloroflexi문의 일부는 진정세균보다 고세균과 유연관계가 높았고, 둘째 16S rRNA유전자에서 동일한 문(phylum)이나 강(class)으로 분류되지만 COG 보유 계통수에서는 일치하지 않는 경우가 많았으며, 셋째 delta-와 epsilon-Proteobacteria는 다른 Proteobacteria와 다른 분계(lineage)를 이루었다. 본 연구결과는 생물의 기원 파악과 기능적 연관성 파악 그리고 유용유전자 탐색 등에 이용할 수 있을 것이다.

영어초록

To determine the degree of common genes and the phylogenetic relationships among genome-sequenced 680 prokaryotes, the similarities among 4,631 clusters of orthologous groups of protein (COGs)’ presence/absence and gene content trees were analyzed. The number of COGs was in the range of 103–2,199 (mean 1377.1) among 680 prokaryotes. Candidatus Nasuia deltocephalinicola str. NAS-ALF, an obligate symbiont with insects, showed the minimum COG, while Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen, represented the maximum COG. The similarities between two prokaryotes were 49.30–99.78 % (mean 72.65%). Methanocaldococcus jannaschii DSM 2661 (hyperthermophilic and autotrophic, Euryarchaeota phylum) and Mesorhizobium loti MAFF303099 (mesophilic and symbiotic, alpha-Proteobacteria class) had the minimum amount of similarities. As gene content may represent the potential for an organism to adapt to each habitat, this may represent the history of prokaryotic evolution or the range of prokaryotic habitats at present on earth. COG content trees represented the following. First, two members of Chloroflexi phylum (Dehalogenimonas lykanthroporepellens BL-DC-9 and Dehalococcoides mccartyi 195) showed a greater relationship with Archaea than other Eubacteria. Second, members of the same phylum or class in the 16S rRNA gene were separated in the COG content tree. Finally, delta- and epsilon-Proteobacteria were in different lineages with other Proteobacteria classes in neighbor-joining (NJ) and maximum likelihood (ML) trees. The results of this study would be valuable to identifying the origins of organisms, functional relationships, and useful genes.

참고자료

· 없음