1강. 메타게놈 분석 개론 _ 15분

01. 메타게놈의 정의

미생물 커뮤니티
- 대부분의 미생물의 활동은 복잡한 미생물 공동체에 의해 수행됨
- 미생물 공동체는 생태계의 특성과 숙주의 생리에 중요한 역할
Metagenome 이란 Meta + gene + -ome 의 합성어

: Meta라는 말은 '더 높은', '초월함' / gene은 '유전자' / -ome은 '집단'을 의미
- 미생물 군집을 분석하는 분야로 환경과 미생물 간의 생태학적 의미를 연구
- 모델 균주나 표준 균주의 분석에 국한되지 않고 유전체 정보 비교를 위한 환경 분리 미생물이나 유연관계가 가까운 미생물의 분석으로 확장
- 배양할 수 없는 미생물의 경우 BAC (Bacterial artificial chromosome) 및 fosmid를 이용한 단편서열분석으로부터 전체 환경 유전체 염기서열에서 개별 미생물 유전체를 완전하게 조립하거나 개별 세포에서 유전체를 획득하고 이로부터 유전체를 분석
—> 즉, Metagenome은 많은 개별 유기체의 genome으로 구성된, 환경 시료에 존재하는 모든 유전 물질을 의미
메타게놈 연구가 중요한 이유
- Why metagenomics?
  - 실험실에서 배양할 수 있는 미생물은 1% 미만이고, 환경 시료에 존재하는 모든 미생물을 전부 키우는 것도 사실상 불가능에 가까움.
    
    —> 실험실에서 배양된 미생물말고, 환경에서 배양된 미생물을 실험하는 것이 더 효과적
- 무엇을 발견할 수 있는가?
  - 새로운 천연물, 새로운 항생제, 새로운 기능을 가진 새로운 분자
  - 새로운 효소 및 생물 활성 분자
  - genome 및 종의 다양성과 삶의 다양성
  - 인간과 미생물의 상호 작용
  - 미생물 군집의 작동 방식 및 안정성

02. 염기서열 분석기술의 발전과 메타게놈

1998년도에 처음으로 메타제노믹스라는 단어 제안됨
2000년대 후반부터 시퀀싱 장비의 발전과 더불어 메타게놈 연구가 폭발적으로 증가하는 추세를 보이고 있음
NGS (Next Generation Sequencing) - 차세대 염기 서열 분석 기술

시퀀싱 효율에 따른 메타게놈 분석의 가능 범위

03. 메타게놈 분석기술

메타게놈 분석의 목표
- Who is in there?
  - Taxonomic analysis ("who is out there?")
    - Assign each read to a taxonomy
- How are they doing it?
  - Comparative analysis ("how do different samples compare?")
    - Level 1: sequence composition
    - Level 2: taxonomic diversity
    - Level 3: functional complement, etc
- What are they doing?
  - Functional analysis ("what are they doing?")
    - Map each read to a functional role/pathway
염기서열 기반의 메타게놈 분석 방법
- 16S rDNA sequencing
- Whole-genome sequencing
What do you want to know?
- Two methods to analyses the metagenome are:
  - Amplicon sequencing
    - Taxonomy, abundance and diversity
  - Shotgun metagenomics
    - Taxonomy, abundance and diversity
    - Function and assembly