메타지놈 서열 데이터를 이용한 병원체 유전자의 기능 특성화

Abstract

인간 질병의 60%가 인수공통으로 기원 되었으며, 인수공통 전염병이 공중 보건에 많은 문제를 일으키고 있다. 병원체를 식별하기 위해 배양에 기초한 방법과 면역학적 방법을 포함한 다양한 방법들이 연구되었지만, 기존의 방법으로 병원체를 발견하지 못하는 경우가 있다. 분자 테스트를 통해 단일 병원체나 혼합 병원체를 식별하는 방법이 고안되었고, 이를 메타지놈 서열 분석을 통해 대체 할 수 있다. 더 나아가 병원체의 식별뿐 아니라 유전체 구조와 단백질 발현을 연구할 수 있다. 메타지놈의 염기서열 분석 시에도 발견되는 문제점들이 있다. 시퀀싱 기기로부터 해독된 짧은 조각 염기서열의 공유되는 겹침 영역을 통해 보다 긴 서열로 병합시키는 어셈블러의 사용 유무나, 미생물의 기능 분석을 위해 어떤 데이터베이스를 참고했는지에 따라 시퀀싱 된 전체 서열 조각 중 기능 분석이 가능한 서열의 비율에서 차이가 있다. 또한 염기서열 분석을 통해 존재 여부를 확인하였지만 기능을 알지 못하는 유전자나, 이미 알려진 참조 서열에 정렬되지 않는 짧은 조각 서열에 대한 연구가 필요하다. 본 연구를 통해 병원체 데이터로부터 유전형에 따른 유전체의 구조나 기능의 차이를 연구하고, 메타지놈 데이터를 활용하여 기능을 알지 못하는 유전자에 대한 기능을 예측하고자 한다. 또한 해당 연구 과정 중 미생물 메타지놈 데이터의 기능 분석 시 어셈블러 사용 여부, 염기서열 정렬 전략, 기능 분석에 사용된 데이터베이스에 따른 기능 분석의 최선의 방법을 찾고자 한다.| Here, I report the whole genome and transcriptome of the Coxiella burnetii, which were sequenced from two patients with Q fever in South Korea. I constructed a phylogenetic tree with Multispacer Sequence Typing (MST) loci to reveal a novel pattern of MST type. Phylogenetic trees based on the core genes of C. burnetii represented the same classification compared to MST genotyping. I found the phylogenetic relationship between C. burnetii collected in South Korea and 26 strains from the previous studies. For details, I compared the gene contents of C. burnetii and their expression. Finally, I found that the structure of T4SS is the same as the ones previously reported in C. burnetii, except for the IcmH/DotU gene in the GG Ⅲ. Compared to the reference strain, our C. burnetii showed differential expression levels for their effectors. Furthermore, it was confirmed that the traI gene, which is a gene related to the T4SS structure, was found in large numbers in the Crohn's Disease (CD) patient group in the human gut microbiome.