Metagenomics을 이용한 남해안 바이러스의 집단분석

Abstract

바이러스는 해양환경에서 가장 많은 개체군을 차지한다. 그러나 바이러스의 다양성은 잘 알려져 있지 않아 해양 바이러스 연구에 걸림돌이 되고 있다. 바이러스는 숙주세포에 의존해서 살아가는 기생성을 가지므로 다양한 숙주세포가 배양이 되지 않으면 바이러스 연구 역시도 어렵게 된다. 대게 일반적인 자연환경의 경우 약 1% 미만의 미생물만이 일반적인 실험실 배양 조건에서 배양이 가능하기 때문에 바이러스 연구에 큰 한계점으로 작용한다. 이러한 한계점들을 극복하여 배양에 의존하지 않고 미생물 유전자원에 접근해야 하는 필요성이 증대되었으며, 최근에 급속히 연구가 진행되고 있는 기술이 Metagenomics이다. 본 연구에서는 남해안 일대 해수에 존재하는 바이러스 집단의 다양성과 그 분포를 확인하기 위하여 shotgun 방법을 이용해 라이브러리를 제작하고 여기서 얻은 유전정보로 염기서열을 분석하여 남해안에 존재하는 바이러스 집단의 종류를 확인하였다. 이렇게 분석해 본 결과 남해안 ND, T57, T1012 각 지점에서 clone을 각각 908개, 1058개, 987개를 획득하였고, 이 clone을 GenBank에서 염기서열을 비교해 본 결과 ND지점에서 322개(33%), T57지점에서 356개(36%), T1012지점에서 358개(35%)가 바이러스와 유사한 유전자를 갖는 clone으로 확인되었다. 이 clone들 중 대부분은 Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae, Herpesviridae, Retroviridae, Baculoviridae, Phycodnaviridae에 속하는 바이러스 유전자였으며, 이 바이러스 집단 중 약 50%의 숙주가 세균으로 주로 bacteriophage의 형태로 존재하고 있었다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때 남해안 지역의 라이브러리 구축을 통해 다양한 바이러스종이 남해안에 분포하고 있는 것을 확인하였고, 이는 앞으로 해양바이러스 연구에 참고자료가 될 수 있을 것이다.

Viruses are the most common biological entities in the aquatic environment. However, very little is known about their diversity. Because viruses must be cultured on host, the majority of which cannot be cultivated in the laboratory. Metagenomic analyses of uncultured viral communities circumvent these limitations and can provide insights into the composition and structure of aquatic viral communities. In this study, a group of viruses that exist in the south sea of seawater diversity and to identify the distribution of the library using the shotgun method to construct and sequence analysis of the genetic informations. These genetic informations that exist on the south sea to determine the group of virus. Analysis of ND library were yielding a total of 900 clones, T57 library were yielding a total of 1058 clones and T1012 library were yielding a total 987 clones. These clones were compared against GeneBank. Total clones of 356 clones(33%) in the T57 library, 358 clones(36%) in the T1012 library and 322 clones(35%) in the ND library had the similarity of sequence about the virus. The most of clone was Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae, Herpesviridae, Retroviridae, Baculoviridae, Phycodnaviridae of the virus genes. About 50% of these virus groups the host with the bacteria existed mainly in the form of a bacteriophage. Overall, confirmed the diversity and distribution of the virus through a construction of metagenomic library in the south sea. And this study will be the possibility becoming the reference data in aquatic virus research.