KSBB Journal

The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (한국생물공학회)
권호 표지

Detection of Conserved Genes in Proteobacteria by using a COG Algorithm

COG 알고리즘을 통한 Proteobacteria의 보존적 유전자 파악

  • 이동근 (신라대학교 마린바이오산업화지원센터) ;
  • 강호영 (부산대학교 유전공학연구소부설 생물정보화센터) ;
  • 이재화 (신라대학교 마린바이오산업화지원센터, 신라대학교 공과대학 생명공학과) ;
  • 김철민 (부산대학교 의과대학부설 부산지놈센터)
  • Published : 2002.12.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A COG(clusters of orthologous groups of proteins) algorithm was used to detect conserved genes within Proteobacteria and to figure out their relationships. Restricting comparison to the sequences of 42 procaryotes, 33 eubacteria and 16 Proteobacteria, the number of conserved genes was increased. All analyzed procaryotes shared 75 COGs. COG0195, COG0358 and COG0528 were only represented by the 42 procaryotes. Sixtyfour COGs were added as conserved genes in 33 eubacteria. Each Proteobacteria group has a unique repertoire of COGs. Metabolic COGs were more diverse in the beta Proteobacteria group than in the other groups. These results could be used to determine the origins and the evolutionary relationships of Proteobacteria. The possibilities of detecting new biological molecules is high in phylogenetically related organisms, hence the identification of useful proteins by using this algorithm is possible.

생태계에서 중요한 역할을 담당하는 단백세균(Proteobacteria)의 보존적유전자(conserved gene)를 파악하고 서로간의 유연 관계를 밝히고자 clusters of orthologous groups of proteins(COG) 알고리즘을 이용한 접근법을 시도하였다. 42종의 원핵생물과 33종의 진정세균, 16종의 단백세균으로 가면서 보존적유전자가 증가하는 것을 확인하였다. 분석대상 원핵생물 모두에서 75종의 COG 즉 보존적 유전자가 관찰되었다. COG0195, COG0358 그리고 COG0528은 원핵생물에서만 관찰되어 새로운 분류의 parameter로 이용될 가능성이 있는 것으로 추측되었다. 64종류의 보존적 유전자가 33종의 진정세균(eubacteria)에서 관찰되었다. 이는 각 분류단계를 특징짓는 새로운 COG의 추가에 의한 결과로 사료되었다. 각 단백세균 그룹은 독자적인 COG 레퍼토리를 소유하였으며 물질대사에 관련된 보존적 유전자는 beta 그룹이 다른 그룹에 비해 다양한 것을 확인하였다. 본 연구는 단백세균의 기원과 진화적 유연관계를 파악하는데 도움을 줄뿐만 아니라 향후 세균분류학과 생명공학에 필수적인 유용유전자 탐색 등에서도 충분한 연구가치가 있는 것으로 사료되었다.

Keywords

References

  1. Bergey's manual of Systematic Bacteriology(2nd ed.) Garrity,G.
  2. Science v.278 A genomic perspective on protein families Tatusov,R.L.;E.V.Koonin;D.L.Lipman https://doi.org/10.1126/science.278.5338.631
  3. Microbiol. Rev. v.51 Bacterial evolution Woese,C.R.
  4. Science v.270 The minimal gene complement of mycoplasma genitalium Fraser,C.M.;J.D.Gocayne;O.White;M.D.Adams;R.A.Clayton;R.D.Fleischmann;C.J.Bult;A.R.Kerlavage;G.Sutton;J.C.Venter https://doi.org/10.1126/science.270.5235.397
  5. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. v.93 A minimal gene set for cellular life derived by comparison of complete bacterial genomes Mushegian,A.;E.V.Koonin https://doi.org/10.1073/pnas.93.19.10268
  6. Curr. Opin. Microbiol. v.4 Discovering essential and infection-ralated genes Lehoux,D.E.;F.Sanschagrin;R.C.Levesque https://doi.org/10.1016/S1369-5274(00)00244-7
  7. Curr. Opin. Genet. v.9 The minimal genome concept Mushegian,A. https://doi.org/10.1016/S0959-437X(99)00023-4
  8. Res. Microbiol. v.151 The search for essential genes Reich,K.A. https://doi.org/10.1016/S0923-2508(00)00153-4
  9. Science v.278 Gene Families: The Taxonomy of Protein Paralogs and Chimeras Henikoff,S.;E.A.Greene;B.S.Pietrokovski;T.K.Attwood;L.Hood https://doi.org/10.1126/science.278.5338.609
  10. Nucleic Acids Res. v.28 The COG database, a tool for genomescale analysis of protein functions and evolution Tatusov,R.L.;M.Y.Galperin;D.A.Natale;E.V.Koonin https://doi.org/10.1093/nar/28.1.33
  11. Genome Res. v.8 Phylogenomics: improvoing functional predictions for uncharacterized genes by evolutionary anaysis Eisen,J.A. https://doi.org/10.1101/gr.8.3.163
  14. Kor. J. Life Sci. v.5 Investigation of Conserved Gene in Microbial Genomes using in silico Analysis Kang,H.Y.;C.J.Shin;B.C.Kang;J.H.Park;D.H.Shin;J.H.Choi;H.G.Cho;J.H.Cha;D.G.Lee;C.M.Kim
  15. The Neutral Theory of Molecular Evolution Kimura,M.
  16. Biological sequence analysis (Probabilistic models of proteins and nucleic acids) Durbin,R.S.R.Eddy;A.Krogh;G.Mitchison
  17. Mol. Biol. Evol. v.4 The neighbor-joining method, a new method for reconstructing method for reconstructing phylogenetic trees Saitou,N.;M.Nei
  18. Mol. Phylogen. Evol. v.7 Consistency, characters, and the likelihood of correct phylogenetic inference Givnish,T.J.;K.J.Systma https://doi.org/10.1006/mpev.1997.0409