KSBB Journal

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

Classification of Archaebacteria and Bacteria using a Gene Content Tree Approach

Gene Content Tree를 이용한 Archaebacteria와 Bacteria 분류

  • 이동근 (신라대학교 마린바이오산업화지원센터) ;
  • 김수호 (신라대학교 공과대학 생명공학과) ;
  • 이상현 (신라대학교 공과대학 생명공학과) ;
  • 김철민 (부산대학교 의과대학부설 부산지놈센터) ;
  • 김상진 (한국해양연구원 미생물연구실) ;
  • 이재화 (신라대학교 공과대학생명공학과)
  • Published : 2003.02.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A Gene content phylogenetic tree and a 16s rRNA based phylogenetic tree were compared for 33 whole-genome sequenced procaryotes, neighbor joining and bootstrap methods (n=1,000). Ratio of conserved COG (clusters of orthologous groups of proteins) to orthologs revealed that they were within the range of 4.60% (Mezorhizobium loti) or 56.57% (Mycopiasma genitalium). This meant that the ratio was diverse among analyzed procaryotes and indicated the possibility of searching for useful genes. Over 20% of orthologs were independent among the same species. The gene content tree and the 16s rDNA tree showed coincidence and discordance in Archaeabacteria, Proteobacteria and Firmicutes. This might have resulted from non-conservative genes in the gene content phylogenetic tree and horizontal gene transfer. The COG based gene content tree could be regarded as a midway phylogeny based on biochemical tests and nucleotide sequences.

유전자보유 유무에 따른 계통수와 16S rRNA에 의한 계통수를 염기서열 분석이 완료된 33종의 미생물에 대하여neighbor joining method와 bootstrap method(n=1,000)를 이용하여 상관관계를 분석하였다. 각 분류그룹에서 공통적으로 보존된 COG와 각 미생물이 보유하고 있는 ortholog 수에 대한 비율을 조사한 결과, Mezorhiaobium lot의 4.60% Mycoplasma genitalium의 56.57% 사이에 분포하는 것으로 파악되었다. 이는 미생물 종류에 따라서 공통 유전자의 보유정도가 차이를 보이는 것으로 독특한 유전자를 탐색할 수 있는 가능성을 제시하는 결과로 사료되었다. 그리고 같은 종 내에 서도 20% 이상의 ortholog가 서로 독립적인 것을 알 수 있었다. Archaeabacteria와 Proteobacteria 그리고 Firmicutes모두 유전자보유 계통수와 16S rRNA 계통수가 일치하는 부분과 일치하지 않는 부분으로 나뉘어진다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 165 rDNA처림 보존적이지 않은 유전자까지 고려한 결과이거나 horizontal gene transfer에 의한 영향 등으로 사료되었다. COC에 기초한 유전자보유 계통수는 생화학 적 실험과 염기서열에 기초한 분류의 중간자적 입장에서 유용유전자 탐색에 이용될 수 있을 것이다.

Keywords

References

  1. Microbiol. Rev. v.51 Bacterial evolution Woese, C. R.
  2. Theor. Popul. Biol. v.61 Critical issues in bacterial phylogeny Gupta, R. S.;E. Griffiths
  3. 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
  4. Nucleic Acids Res. v.28 The COG database a tool genome-scale analysis of protein functions and evolution Tatusov, R. L.;M. Y. Galperin;D. A. Natale;E. V. Koonin
  5. Genome Research v.8 Phylogenomics: improvoing functional predictions for uncharacterized genes by evolutionary analysis Eisen, J. A.
  6. Science v.278 A genomic perspective on protein families Tatusov, R. L.;E. V. Koonin;D. L. Lipman
  9. Kor, J. Life Sci. v.5 Invetigation of conserved gene in microbioal 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;J. H. lee;H. K. Park;C. M. Kim
  10. ASM News v.60 Identification of uncultured bacteria: a challenging task for molecular taxonomists Amann, R.;W. Ludwig;K. H. Schleifer
  11. Proc. Natl. Acad. Sci. USA v.96 Horizontal gene transfer among genomes: The complexity hypothesis Jain, R;M. Rivera;J. A. Lake
  12. Proc. Natl. Acad. Sci. USA v.97 Gene content phylogeny of herpesviruses Montague, M. G.;C. A. Hutchison Ⅲ
  13. Nucleic Acids Research v.27 Whole genome-based phylogenetic analysis of free-living microorganisms Fitz-Gibbon, S. T.;C. H. House
  14. Nature Genetics v.21 Genome phylogeny based on gene content Snel, B.;P. Bork;M. A. Huynen
  15. Genome Res. v.9 The genomic trees as revealed from whole protein comparsion Tekaia, F.;A. Lazcano;B. Dujon