[궁금사전] 디지털 DNA-DNA 혼성화 (Digital DNA-DNA hybridization, dDDH)

 

 

 

안녕하세요? NV2NGN입니다.

 

오늘은 dDDH라는 용어에 대해 살펴 보겠습니다.

 

 

디지털 DNA-DNA 혼성화( Digital DNA-DNA hybridization, dDDH)는 서로 다른 두 박테리아 종이 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지 확인하기 위해 미생물학에서 사용되는 현대 기술입니다.

 

쉬운 예를 들어 보겠습니다.

 

여기 두 종류의  박테리아의 DNA를 나타내는 서로 다른 두 세트의 LEGO 블록이 있다고 상상해 보세요.

 

dDDH는 이 두 세트가 얼마나 잘 상호 교환되거나 서로 들어맞을 수 있는지를 측정합니다.

 

dDDH 값이 높을수록 두 박테리아가 더 밀접하게 관련되어 있음을 의미합니다.

이 방법은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 DNA 서열을 비교하므로 디지털 방식입니다.

이는 가계도의 첨단 기술 버전과 같지만 박테리아에 대한 것입니다!

 

dDDH는 다음과 같은 특징을 지닌 미생물 분류학의 중요한 도구입니다.

1. 게놈 간 비교: dDDH는 두 계통의 전체 게놈을 비교하여 전반적인 유사성에 대한 추정치를 제공합니다12. 이 기술은 지루하고 오류가 발생하기 쉬운 기존의 습식 실험실 DNA-DNA 혼성화(DDH)를 대체합니다.

2. 강력한 알고리즘: dDDH에서는 전체 게놈 거리를 추론하는 최첨단 방법이 사용됩니다. 이러한 알고리즘은 높은 점수를 받은 세그먼트 쌍 또는 최대한 고유한 일치 항목을 효율적으로 결정하여 게놈 간 거리를 추론하는 기초를 형성합니다.

3. 16S rRNA 유전자 서열 거리와의 상관 관계: 디지털 방식으로 파생된 게놈 간 거리는 기존 DDH 값보다 16S rRNA 유전자 서열 거리와 더 나은 상관 관계를 보여줍니다.

dDDH의 중요성은 특히 생명체, 고세균 및 박테리아 영역에서 종 분화에 대한 더 깊은 해결 능력을 제공하는 능력에 있습니다. 이는 미생물 종 구분의 주요 도구로, 종 분류를 위한 보다 안정적이고 효율적인 방법을 제공합니다.

 

 

dDDH를 위한 주요 단계를 간략히 알아보면  다음과 같습니다.

1. 게놈 시퀀싱: 비교하려는 두 박테리아 균주의 완전한 DNA 서열(게놈)을 얻습니다.

2. 게놈 비교: 컴퓨터 프로그램을 사용하여 이 두 게놈을 비교합니다. 프로그램은 유사하거나 동일한 게놈 영역을 찾습니다.

3. 유사성 계산: 프로그램은 유사한 영역의 수와 길이를 기준으로 유사성 점수를 계산합니다. 이 점수는 dDDH 값입니다.

4. 결과 해석: dDDH 값이 높으면(보통 70% 이상) 두 균주는 동일한 종에 속하는 것으로 간주됩니다.

값이 낮으면 다른 종입니다.

이것은 단순화된 설명임을 기억하세요.

실제 프로세스에는 복잡한 알고리즘과 생물정보학 도구가 포함되니까요.

 

 

아래 관련 논문을 볼까요?

 

 

Mucilaginibacter aquariorum sp. nov., Isolated from Fresh Water - PubMed

 

Mucilaginibacter aquariorum sp. nov., Isolated from Fresh Water

J Microbiol Biotechnol. 2022 Dec 28;32(12):1553-1560.

 

그람 염색 음성 막대 모양의 박테리아 균주인 JC4T는 담수 샘플에서 분리되어 분류학적 위치를 결정했습니다.

16S rRNA 유전자 서열을 기반으로 한 초기 식별에서는 JC4T 균주가 Mucilaginibacter rigi WPCB133T와 97.97%의 서열 유사성을 갖는 Mucilaginibacter 속에 속한다는 사실이 밝혀졌습니다.

JC4T 균주와 Mucilaginibacter 종 사이의 평균 뉴클레오티드 동일성 및 디지털 DNA-DNA 혼성화 값 (dDDH)은 각각 80.92% 및 23.9% 미만으로 추정되었습니다.

균주 JC4T에는 합산된 특징 3(C16:1 Ω7c 및/또는 C16:1 Ω6c) 및 iso-C15:0이 주요 세포 지방산으로 포함되어 있습니다. 지배적인 극성 지질은 포스파티딜에탄올아민, 미확인 아미노인지질 1개, 미확인 인지질 1개, 미확인 지질 2개로 확인되었습니다. 균주 JC4T의 게놈 DNA G+C 함량은 42.44%로 측정되었습니다.

이러한 증거는 JC4T 균주가 Mucilaginibacter aquariorum sp.라는 이름이 붙은 Mucilaginibacter 속의 새로운 종을 나타낸다는 것을 뒷받침합니다.

 

 

지금까지 dDDH에 대해 알아 보았습니다.

 

감사합니다.

 

NV2NGN이었습니다.

 

 

 

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