• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
• /
• pp.715-718
• /
• 2003

Clusters of orthologous groups of proteins (COG) 알고리즘을 이용하여 42 종의 원핵생물, 33종의 진정세균, 16종의 단백세균 수준에서의 보존적 유전자 (conserved gene)를 파악하였다. 분석대상 원핵생물 모두 75종의 COG 즉 보존적 유전자가 관찰되었다. COG0195, COG0358 그리고 COG0528은 원핵생물에서만 관찰되었고 64종류의 보존적 유전자가 33종의 Bacteria에서 관찰되었다. 각 분류단계를 특징짓는 새로운 COG의 추가를 확인하였고 각 단백세균 그룹은 독자적인 COG 레퍼토리를 소유하였으며 물질대사에 관련된 보존적 유전자는 beta 그룹이 다른 그룹에 비해 다양한 것을 확인하였다. 본 연구는 Proteobacteria의 기원과 진화적 유연관계를 파악하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 향후 세균분류학과 생명공학에 필수적인 유용유전자 탐색 등에서도 충분한 연구가치가 있는 것으로 사료되었다.

• 생명과학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.711-720
• /
• 2016

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.

• 생명과학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.694-701
• /
• 2017

알려진 단독배양이 가능한 원핵생물 중 최소게놈을 가지고 있는 Mycoplasma genitalium보다 보존적 유전자 수가 적은 14개 원핵생물의 유전자를 보존적 유전자 관점의 COG (Clusters of Orthologous Group of proteins)로 검토하였다. 분석대상은 M. genitalium, 초고온성 고세균으로 세포외공생을 하는 Nanoarchaeum equitans, 진정세균으로 식물의 세포내에 기생하는 병원균인 Candidatus Phytoplasma 속 4개와 식물의 수액을 섭취하는 곤충의 세포내에 공생하는 9종이었다. M. genitalium이 가진 367개의 보존적 유전자 중에서, 284개가 비교대상 다른 원핵생물과 공통이었다. M. genitalium 등 분석대상 원핵생물 모두에 보존적 유전자는 29개로, 이들은 리보솜 구성단백질 22개 등 번역관련 25개, RNA 중합효소의 소단위체 3개, 단백질 접힘관련 1개 등으로 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 분석대상 15개 원핵생물 중 Candidatus Phytoplasma속 4개 균주 모두에만 존재하는 COG는 40개 였다. 속(genus)이 서로 다른 나머지 9개의 Candidatus는 곤충에 공생한다는 공통점이 있지만 COG0539 (Ribosomal protein S1) 하나만 공통적이었고, 이는 곤충 세포내 공생체들 사이에 보존적 유전자가 다양함을 나타내는 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 배양이 불가능한 세균의 보존적 유전자 이해에 대한 단서와 함께 아미노산, 항생제, 의약품, 유기합성 전구체 등을 효율적으로 합성하는 원핵생물의 조작에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 생명과학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.813-818
• /
• 2020

고세균 유전체들 사이의 공통적 유전자를 파악하는 archaeal clusters of orthologous genes (arCOG) 알고리즘으로, 168 균주의 고세균들에 공통적인 보존적 유전자를 파악하고자 하였다. 보존된 ortholog의 수는 168, 167, 166 및 165 균주에서 각각 14, 10, 9 및 8개였다. 이들 41개의 arCOG 중에서 번역, 리보솜 구성 및 생합성에 관련된 arCOG가 13개로 가장 많았고 DNA의 복제와 재조합 및 수복에 관련된 arCOG가 10개로 다음으로 많았다. 168개의 고세균 균주들에 보존적인 14개의 arCOG들은 tRNA synthetase가 6개로 가장 많았다. 리보솜과 반응, tRNA 합성, DNA 복제, 전사와 관련한 arCOG가 각 2개씩으로 고세균에서 단백질 발현의 중요성을 알 수 있었다. 보존적 arCOG 구성원들의 distance value의 평균으로 3개 이상의 구성원을 가지는 강(class)과 목(order) 수준에서 유전체를 분석한 결과, Euryarchaeota 문의 Archaeoglobi 강과 Thermoplasmata 강이 각각 최저치와 최고치를 나타내었다. 본 연구는 기초과학 연구와 함께 항균제 개발 및 종양 제어 등에 필요한 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
• /
• 제33권11호
• /
• pp.944-949
• /
• 2023

이 연구의 목적은 122종의 고세균 종에 보존된 대사 경로와 보존된 유전자를 확인하는 것이었다. 각각의 122개 고세균이 63개의 COG 대사 경로, 이를 구성하는 822개의 COG, 총 4,877개의 COG를 보유하고 있는지 분석했다. 대사경로에서는 archaeal ribosomal proteins만이 가장 보존적이었다. 122종의 고세균 모두에 공통적인 COG는 7개의 COG pathways에서 46개, 그리고 그 외가 20개였다. COG pathways에서는 ribosome을 구성하는 29개, tRNA synthetase와 전사인자가 각각 5개, RNA polymerase를 구성하는 3개, 그리고 tRNA modification에 관련된 2개의 COG가 공통적이었다. COG pathways에 속하지 않고 122종의 고세균에 공통적인 보존적 유전자까지 고려하면 외부와 세포질을 구분 짓는 세포벽과 세포외기질의 합성, 복제, 전사, 번역, 단백질 대사에 관련된 유전자들 중에서 일부가 공통적이었다. 계통수에서 구한 각 고세균의 distance value를 분류단위로 보면 Euryarchaeota 문의 Halobacteria강의 평균이 가장 낮았고 표준편차는 Thaumarchaeota 문의 Nitosospharia강, 강을 알 수 없는 Thaumarchaeota문의 고세균, Euryarchaeota 문의 Halobacteria 강, Crenarchaeota 문의 Thermoprotei 강, 기타 고세균(OA)이 높았다. 계통수 분석으로 6가지의 공통점을 찾았다. 본 연구결과는 보존된 유전자에 관한 자료 외에도 의약품 개발, 균주 개선을 위한 유전자의 선택 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
• /
• 제32권3호
• /
• pp.249-255
• /
• 2022

대사는 생존과 번식에 필수적이다. 2020년에 업그레이드된 COG (cluster of orthologous proteins) 데이터베이스에는 "pathways" 항목이 있다. 본 연구에서는 COG pathways를 이용하여 1,309개의 원핵생물의 대사 경로를 분석하였다. 63개의 대사경로와 관련된 822개의 COG가 있었고, 각 분류단위의 대사관련 COG의 평균은 200.50개(phylum Mollicutes)에서 527.07개(phylum Cyanobacteria)의 사이였다. MPCR을 대사경로구성율(하나의 게놈에 존재하는 COG 수 / 각 대사 경로를 구성하는 COG의 총 수)로 정의하였다. MPCR이 100%인 대사경로의 수는 원핵생물에 따라 0에서 26의 범위였다. 다수의 원핵생물에서 100% MPCR인 대사경로는 세포벽 합성과 관련된 murein biosynthesis (922종), glycine cleavage (918종), ribosome 30S subunits (903종) 등이었다. MPCR이 0%인 대사경로(종의 수)는 photosystem I (1,263종), A/V (archaea/vacuolar)-type ATP synthase (1,028종) 및 Na⁺-translocation NADH dehydrogenase (976종) 등이었다. 원핵생물에 따라 3~49개의 대사경로를 전혀 수행할 수 없었다. MPCR의 보존성이 높은 대사경로의 순서는 ribosome 30S subunit (1,309종의 96.1%), murein biosynthesis (86.8%), arginine biosynthesis (80.4%), serine biosynthesis (80.3%) 및 aminoacyl-tRNA synthetases (82.2%) 등이었다. 단백질과 세포벽 합성이 원핵생물에서 중요한 대사경로인 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과와 원핵생물 사이의 대사경로와 관련된 COG는 항생제 및 인공세포의 개발 등에 활용될 수 있을 것이다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권5호
• /
• pp.387-391
• /
• 2005

고온성 및 초고온성 세균과 고세균 13종 모두에서 관찰되는 167종류 총 16,299개의 보존적 유전자들에 대한 분석을 수행하였다. 단백질대사 관련 유전자들이 80개로 전체 보존적 유전자의 $47.9\%$였으며, 중온성 세균을 제외하고 고온성과 초고온성 세균들에서만 관찰되는 공통유전자는 없어 열 안정성은 특정 단백질의 유무에 따라 이루어지지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 초고온성 세균들은 reverse gyrase를 공통적으로 가지고 있어 고온에서의 DNA의 열안전성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각되었다. 유전자보유 계통수와 165 rRNA 유전자 계통수의 비교결과 초고온성 진정세균과 고온성 고세균인 Methanobacterium thermoautotrophicum의 분포 양상이 서로 다르게 나타났다. 167개의 공통 유전자가 한 유전체에서 보이는 distance value들의 평균과 분산에서는 초고온성 진정세균, 초고온성 고세균, 고온성 고세균들끼리 유사한 값을 갖는 것으로 나타났다.

• Journal of Information Processing Systems
• /
• 제8권3호
• /
• pp.459-470
• /
• 2012

Recently, high-throughput technologies such as the two-hybrid system, protein chip, Mass Spectrometry, and the phage display have furnished a lot of data on protein-protein interactions (PPIs), but the data has not been accurate so far and the quantity has also been limited. In this respect, computational techniques for the prediction and validation of PPIs have been developed. However, existing computational methods do not take into account the fact that a PPI is actually originated from the interactions of domains that each protein contains. So, in this work, the information on domain modules of individual proteins has been employed in order to find out the protein interaction relationship. The system developed here, WASPI (Web-based Assistant System for Protein-protein interaction Inference), has been implemented to provide many functional insights into the protein interactions and their domains. To achieve those objectives, several preprocessing steps have been taken. First, the domain module information of interacting proteins was extracted by taking advantage of the InterPro database, which includes protein families, domains, and functional sites. The InterProScan program was used in this preprocess. Second, the homology comparison with the GO (Gene Ontology) and COG (Clusters of Orthologous Groups) with an E-value of $10^{-5}$, $10^{-3}$ respectively, was employed to obtain the information on the function and annotation of each interacting protein of a secondary PPI database in the WASPI. The BLAST program was utilized for the homology comparison.

• 생명과학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.261-266
• /
• 2005

생명체의 본질적 기능에 중요한 역할을 담당하는 유전자들을 밝히기 위해 미생물 유전체들 사이의 공통적 유전자를 밝히는 COG알고리듬을 이용하였다. 진핵생물 3종을 포함한 66종의 미생물에서 63개의 유전자가 보존적이었으며, 단백질 합성에 관여하는 유전자들이 총 52개로 생명현상에서의 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 각 보존적 유전자들의 distance value를 이용하여 종간의 유전자 변이의 정도를 보면, ribosomal protein S12 (COG0048)와 ribosomal protein L14 (COG0093)의 보존성이 가장 높았다. 보존적 유전자들의 평균과 분산으로 유전체 분석을 수행한 결과, 고세균과 진정세균의 각 그룹 등 근연종들이 독자적 그룹을 형성하였다. 하지만 각 그룹내의 속 및 유전체의 수와 유전체 변이의 정도는 비례하지 않는 것을 알 수 있었다.

• Mycobiology
• /
• 제50권1호
• /
• pp.66-78
• /
• 2022

The identification of oleaginous yeast species capable of simultaneously utilizing xylose and glucose as substrates to generate value-added biological products is an area of key economic interest. We have previously demonstrated that the Cutaneotrichosporon dermatis NICC30027 yeast strain is capable of simultaneously assimilating both xylose and glucose, resulting in considerable lipid accumulation. However, as no high-quality genome sequencing data or associated annotations for this strain are available at present, it remains challenging to study the metabolic mechanisms underlying this phenotype. Herein, we report a 39,305,439 bp draft genome assembly for C. dermatis NICC30027 comprised of 37 scaffolds, with 60.15% GC content. Within this genome, we identified 524 tRNAs, 142 sRNAs, 53 miRNAs, 28 snRNAs, and eight rRNA clusters. Moreover, repeat sequences totaling 1,032,129 bp in length were identified (2.63% of the genome), as were 14,238 unigenes that were 1,789.35 bp in length on average (64.82% of the genome). The NCBI non-redundant protein sequences (NR) database was employed to successfully annotate 11,795 of these unigenes, while 3,621 and 11,902 were annotated with the Swiss-Prot and TrEMBL databases, respectively. Unigenes were additionally subjected to pathway enrichment analyses using the Gene Ontology (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), Cluster of Orthologous Groups of proteins (COG), Clusters of orthologous groups for eukaryotic complete genomes (KOG), and Non-supervised Orthologous Groups (eggNOG) databases. Together, these results provide a foundation for future studies aimed at clarifying the mechanistic basis for the ability of C. dermatis NICC30027 to simultaneously utilize glucose and xylose to synthesize lipids.