• 생명과학회지
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• 제32권6호
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• pp.463-467
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• 2022

원핵생물 1,309종(species)에 보존적인 유전자(ortholog)를 파악하기 위해 1,309종을 대상으로 COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins) 기법을 적용하였으며, 그 결과 ribosome protein S11 (COG0100)을 확인하였다. 1,308, 1,307, 1,306 및 1,305종에서 보존된 ortholog의 수는 각각 2, 5, 5 및 6개였다. 1,303종 이상에서 보존된 유전자는 29개였고, 이들은 23개의 리보솜 단백질, 3개의 tRNA 합성효소, 2개의 번역 인자 및 1개의 RNA 중합효소 소단위체 유전자였다. 대부분이 단백질 합성과 연관되어 원핵생물에서 단백질 발현이 중요한 것으로 판단되었다. 29개의 COG 중에서 ribosome protein S12 (COG0048)가 보존성이 가장 높았다. 29개의 보존된 COG는 대개 하나의 원핵생물에 하나의 단백질이 분포하였다. COG0090은 보존성이 가장 낮았으며 phylogenetic distance value의 표준편차도 가장 컸다. COG0090은 리보솜의 구성원 기능 외에 복제와 전사의 조절자 역할을 하기에, 각 원핵생물이 다양한 환경에서 생존하기 위해 변이가 큰 것으로 추론되었다. 이 연구는 기초 과학과 종양 조절 및 항균제 개발에 필요한 데이터를 제공할 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제25권9호
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• pp.1007-1013
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• 2015

원핵생물체의 생명유지에 중요한 역할을 담당하는 유전자들을 밝히기 위해 미생물 유전체들 사이의 공통적 유전자를 파악하는 COG 알고리즘을 이용하였다. 원핵생물 711종 모두에 보존적인 것은 COG0080 (Ribosomal protein L11) 1개였다. 708종 이상의 원핵생물에 보존적인 22개의 ortholog 중 전사관련 2개, tRNA synthetase 관련4개, ribosamal large subunit 8개, ribosomal small subunit 7개였다. 700종 이상의 원핵생물에 보존적인 COG는 58개였다. 이중 리보좀을 구성하는 소단위체 등 번역 관련 COG가 50개(86.2%), 전사관련 COG가 4개(6.9%)로 나타나 생명현상에서의 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 58개의 COG 중 보존성은 COG0060 (Isoleucyl tRNA synthetase)이 가장 높았고 COG0143 (Methionyl tRNA synthetase)이 가장 낮았다. 문(phylum)과 강(class) 수준에서 보존적 유전자들의 평균과 분산으로 유전체 분석을 수행한 결과 변이가 큰 고세균은 진정세균과 구분되었으며 편차는 일부 진정세균이 고세균보다 컸다. 보존적 유전자를 탐색하는 본 연구의 기법은 기초과학 연구와 함께 항균제 개발과 항암요법 개발 등에도 유용할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권6호
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• pp.694-701
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• 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
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• 제32권3호
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• pp.249-255
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• 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.

• 생명과학회지
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• 제33권11호
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• pp.944-949
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• 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
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• 제30권9호
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• pp.813-818
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• 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.

• Mycobiology
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• 제50권1호
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• pp.66-78
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• 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.