Uridylate kinase를 이용한 원핵생물의 분류

Abstract

원핵생물 (procaryote)의 분류에 16S rRNA 유전자가 많이 이용되어 있으나 제한된 해상력과 유전자의 수에 차이가 있는 등의 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 새로운 생체분자를 찾고 그 분류 결과를 16S rRNA의 결과와 비교하였다. COG (Clusters of Orthologous of protein) 방법을 이용하여 43종의 미생물중에서 진핵생물을 제외한 42종의 원핵생물 (procaryote)에서만 발견되는 3종류의 COG인 Transcription elongation factor인 COG0195과 bacterial DNA primase인 COG0358 그리고 uridylate kinase인 COG0528를 구하였다. 이중 유사도와 유전자 수를 바탕으로 새로운 분류의 키로 uridylate kinase를 설정하여 분석한 결과, 같은 속 (genus)에 속하는 세균들은 아주 높은 bootstrap value를 갖고 분류도에서 같은 위치에 분포하고 고세균 (Archaebacteria) 내부의 응집성이 높은 등의 유사성을 보였다. 한편 alpha와 epsilon 그룹의 Proteobacteria가 분류도에서 다르게 위치하고 진정세균 (Eubacteria)의 Spirochaetales에 속하는 Treponema pallidum (Tpa)와 Borrelia burgdorferi (Bbu)가 고세균과 유연관계가 높게 나타나는 등 차이점도 보였다. Uridylate kinase를 이용한 분류는, 아주 높은 보존성에 의해서 생기는 16S rRNA 유전자를 이용한 문제점을 보완하여 원핵생물의 정확한 분류에 기여할 수 있을 것으로 사료되었다.

The 16S rRNA gene is the most common gene in the phylogenetic analysis of procaryotes. However very high conservative of 16S rRNA has limitation in the discrimination of highly related organisms, hence other molecule was applied in this study and the result was compared with that of 16S rRNA. Three COGs (Clusters of Orthologous of protein) were only detected in 42 procaryotes ; transcription elongation factor (COG0195), bacterial DNA primase (COG0358) and uridylate kinase (COG0528). Uridylate kinase gene was selected because of the similarity and one single copy number in each genome. Bacteria, belong to same genus, and Archaebacteria were same position with high bootstrap value in phylogenetic tree like the tree of 16S rRNA. However, alpha and epsilon Proteobcteria showed different position and Spirochaetales of Eubacteria was grouped together with Archaebacteria unlike the result of 16S rRNA. Uridylate kinase may compensate the problem of very high conservative of 16S rRNA gene and it would help to access more accurate discrimination and phylogenetic analysis of bacteria.