서강대학교 현생실4_미생물 DNA의 추출과 NGS를 이용한 Microbiome 분석

소개

"서강대학교 현생실4_미생물 DNA의 추출과 NGS를 이용한 Microbiome 분석"에 대한 내용입니다.

목차

I. Abstract

II. Introduction

III. Materials and Methods

IV. Data & Results
1. 피부, 두피 DNA농도
2. Amplicon PCR product 전기영동 결과
3. Index PCR 결과 – 두피농도
4. NGS

V. Discussion

본문내용

 Abstract
이번 실험에서는 직접 Swab을 이용해 피부와 두피의 미생물을 채취해, DNA를 토대로 DNA sequencing 방법 중 하나인 NGS를 통해 DNA가 형성하고 있는 Microbiome에 대해 분석하였다. NGS(Next generation sequencing)은 차세대 염기서열 분석 방법으로, 대량의 염기서열을 한 번에 취해 Data reference와의 염기서열 유사성을 토대로 Microbiome을 분석하는 방법이며, Sanger sequencing의 이후로 발명되었다. NGS를 위해 채취한 Sample을 증폭하는 Amplicon PCR을 진행하고, 이를 가시적으로 확인하기 위해 Agarose gel electrophoresis를 진행하여 확인했다. 순도 및 정확한 결과를 위해 PCR clean up을 진행했으며, 다시 Index PCR을 통해 Sample을 증폭하고, Indexing해주었다. 실험 과정 중, 피부의 DNA 농도는 실험실 전반적으로 낮게 나와 두피 DNA로만 실험을 진행했으며, 실험자 본인의 농도는 각각 피부가 1.418ng/ul, 두피가 0.815ng/ul였다. 이후 NGS를 위해 ilumina 사의 Miseq기기로 DNA의 Microbiome을 분석했다. Species를 제외한 분류에서 10만 이상의 Reads count로 정밀 분석이 되었다고 판단하였으며, 가장 높은 Count를 가진 Kingdom분류의 경우, 99.69%의 rate 비율로 Bacteria였으며, Phylum기준으로 분석했을 때, 약 60%가 Firmicute였다. 또한 결과에 대한 간단한 해석과 실험적 과정에 대한 고찰을 포함한다.

 Introduction
Microbiome이란 Microbiota(공생적, 병원성의 microorganism의 생태학적 집단 )와 Genome(유기체의 유전적 정보의 총체 )이 합쳐진 단어로, 일상에서 찾아볼 수 있는 Microorganism community의 총체이다.

참고자료

· Peterson, J; Garges, S; et al. (2009). "The NIH Human Microbiome Project". Genome Research. NIH HMP Working Group. 19 (12): 2317–23.
· Roth, Stephanie Clare (1 July 2019). "What is genomic medicine?". Journal of the Medical Library Association. University Library System, University of Pittsburgh. 107 (3): 442–448.
· ‘Introduction to NGS’, Science and education/technology, illumina, 2021.12.04.
· Cohn, Waldo E.; Moldave, Kivie, eds. (1996). Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology. Academic Press. pp. 280–287.
· Woese CR, Fox GE (November 1977). "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (11):5088–90.
· Pereira F, Carneiro J, Matthiesen R, van Asch B, Pinto N, Gusmão L, Amorim A (December 2010). "Identification of species by multiplex analysis of variable-length sequences". Nucleic Acids Research. 38 (22): e203.
· Kolbert CP, Persing DH (June 1999). "Ribosomal DNA sequencing as a tool for identification of bacterial pathogens". Current Opinion in Microbiology. 2 (3): 299–305.
· Gray MW, Sankoff D, Cedergren RJ (July 1984). "On the evolutionary descent of organisms and organelles: a global phylogeny based on a highly conserved structural core in small subunit ribosomalRNA". NucleicAcidsResearch.12(14):5837–52.
· Chakravorty S, Helb D, Burday M, Connell N, Alland D (May 2007). "A detailed analysis of 16S ribosomal RNA gene segments for the diagnosis of pathogenic bacteria". Journal of Microbiological Methods. 69 (2): 330–9.
· Wolf M, Müller T, Dandekar T, Pollack JD (May 2004). "Phylogeny of Firmicutes with special reference to Mycoplasma (Mollicutes) as inferred from phosphoglycerate kinase amino acid sequence data". Int. J. Syst. Evol. Microbiol. (Comparative Study). 54 (Pt 3): 871–5.
· Ludwig, Wolfgang; Schleifer, Karl-Heinz; Whitman, William B. (2015). "Bacilli class. Nov". Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. p. 1.
· “Bacillus”, 식품과학사전, 한국식품과학회, 2021.12.16.