16S rRNA 개요

 

 

1. 16S rRNA 개요

• 미생물 분류는 형태적 특징, 생리·생화학적 성질과 상태, 화학 분류학적 성질과 상태 등을 이용해 구분하는 것이 일반적이다. 하지만 이와 같은 방법은 많은 시간을 요구하며 분류가 힘든 경우가 많고 정확하지 못한 결과를 얻는 경우도 있다.
  
  
• 이러한 이유로 미생물 분류에 분자생물학적인 방법을 이용해 미생물이 가지고 있는 DNA를 분석하는 방법이 사용되고 있다. 이 때 target의 하나로 16S rDNA가 사용되는데 이는 유전자의 길이가 비교적 길며 기능 변화에 따른 유전자 변이의 가능성이 낮기 때문이다. 
  
  
• 보통 계통진화학적으로 의미있는 유전자는 protein synthesis 혹은 cell component를 coding하는 유전자이며 그 중에서 bacteria의 진화나 분류에 의미있는 부분으로 발견된 것이 16S rRNA이다.
  
  
• rRNA는 모든 종에서 비슷한 역할을 수행하지만 nucleotide의 sequence는 종마다 매우 다양하기 때문에 종의 다양성을 분류하기 위한 marker로 자주 사용된다.
  
  
• 16s rRNA는 대부분 consevative하지만, 사이사이에 V1부터 V9까지 9개의 variable region이 존재한다.
  
  
• Primer로 사용될 수 있는 다수의 consevative한 영역이 있으며 이는 NGS-based short read sequencing에서 장점으로 작용한다.
  
  
• V region의 sequence를 통해 bacteria의 genus level에서 species level 까지 taxonomy 분석이 진행되며 1bp의 차이로도 그 결과가 달라질 수 있으며 하나의 V region을 사용하지 않고 V3부터 V5 region을 이용하는 방법이 가능하다.
  
  
• 지금까지 수많은 연구를 통해 많은 bacteria, archaea, fungi 종에 대한 정보를 보유한 여러 데이터베이스가 만들어졌으며 이러한 데이터베이스에 16s rRNA sequence를 match함으로써 여러 미생물 종의 식별이 가능하다.
  
  

파란 부분은 conserved한 반면 회색과 빨간색 부분은 variable하다. 보통 primer를 파란 부분으로 만들어 회색 부분에 대해 sequencing을 진행하고 bacteria가느이 차이를 확인한다. (출처: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2017.1349041)

(A) Diagram of the 16S rRNA gene with variable regions 1-9 indicated in gray. (B) full-length sequence. (C) V1-3 region. and (D) V3-5 region. (출처: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047075)

 

 

 

reference

http://www.incodom.kr/16s_rRNA