장내 미생물 군집은 소화 과정, 면역 시스템, 질병 발생 등 숙주의 다양한 면에 광범위한 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 주요 장내 미생물 종은 숙주의 생리 기능에 핵심적인 역할을 수행한다고 발표된 바 있다. 곤충의 장내 미생물 군집에 관한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있으며, 이들 연구는 주로 장내 미생물 군집과 기생충, 병원체 간의 상호작용, 종간의 신호 전달 네트워크, 먹이의 소화 과정 등을 중심으로 이루어지고 있다. 이러한 연구들은 대부분 Illumina MiSeq을 활용하여 16S rRNA 유전자의 V1부터 V9 영역 중 선택된 특정 부분을 대상으로 짧은 서열 정보를 대상으로 진행되었다. 그러나, 최근에는 PacBio HiFi 기술이 상용화되면서 16S rRNA의 전장 분석이 가능할 수 있게 되었다. 이번 연구는 장수말벌(Vespa mandarinia)의 해부를 통해 gut과 carcass 부분을 분리한 뒤, 각 샘플을 Illumina MiSeq과 PacBio HiFi 기술을 활용하여 미생물 군집 간의 차이점을 확인하기 위하여 수행되었다.

차세대 염기서열 분석(Next Generation Sequencing, NGS)은 대량의 병렬 데이터 생산으로 유전체의 염기서열 을 고속으로 분석하는 기술이며, 이 기술은 바이러스 유전체 분석에도 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 바이 러스의 전장 유전체가 100kb를 넘을 경우, 동일한 raw data라도 분석 방법 및 소프트웨어 그리고 매개변수 (parameter)에 따라 유전체의 크기와 구조가 다르게 결정된다. 따라서 유전체가 큰 바이러스 분석 시, 최적화된 NGS 분석 방법을 선택하는 것이 중요하다. 본 연구는 장수풍뎅이 누디바이러스(Oryctes rhinocerous nudivirus, 120kb) 유전체를 기반으로, 다양한 Assembly 소프트웨어(metaviralSPAdes, metaSPAdes, velvet, shovill, Geneious, megahit)를 사용하여, 최적화된 NGS 분석 방법을 고안하였다. Assembly 소프트웨어에 따라 바이러스 유전체 크기와 특징(Single Nucleotide Polymorphism, Insertion&Deletion, repetitive genomic variants)의 차이를 확인하였 다. Assembly 소프트웨어 간의 차이가 있는 염기서열은 Sanger sequencing을 통해 재확인하여, 참조 유전체 (reference sequence)를 구축하였다. 이 참조 유전체를 기반으로 가장 정확한 Assembly 소프트웨어와 parameter를 평가하였다. 본 연구는 분석 방법에 따라 달라지는 유전체의 특성을 이해하고, 바이러스 유전체를 정확하게 구축 하는 분석 파이프라인을 제공할 것으로 기대된다.

The predator-prey interaction in freshwater ecosystems is a crucial area in the ecological study field and one of example to find such interaction is to investigate stomach contents. However, traditional method through visual inspection often induce misidentification, as it depends critically on intactness of physically visible data. In this study, we utilized Next-Generations Sequencing (NGS) technology to test the applicability stomach content analysis and overcome such limitation. NGS was applied to analyze the stomach contents of the Hemibarbus labeo, Tachysurus fulvidraco, and Plecoglossus altivelis collected in the lower part of Nakdong River. As a result, T. fulvidraco had a higher number of Animalia operational taxonomic units (OTUs) intake rate than H. labeo. At the same time, P. altivelis had higher number of Plantae OTUs intake rate than T. fulvidraco and higher Protozoa OTUs intake rate than H. labeo respectively. Therefore, NGS technology application enable to overcome traditional method’s limitation and discover hidden interspecific interaction which can further be used in appropriate habitat assessment.

본 연구는 우리나라 해안에서 널리 서식 중인 해양 자원 중 하나인 전복(Haliotis discus hannai) 의 차세대염기서열분석 데이터 기반으로 선별한 신규 펩타이드의 항암 활성을 평가한 연구이 다. 펩타이드의 항암 활성은 교모세포종 세포주인 SNU-489에서 농도 의존적으로 처리 시간에 비례하여 증가하였으며, 200 μM로 48시간 처리하였을 때 암 세포 사멸율이 67%로 가장 높게 나타났다. 반면 정상 세포인 HaCaT에서 가장 높은 세포 사멸율은 18%로 농도 의존적이었으나 처리 시간과는 무관하였다. 또한 신규 펩타이드의 항암 메커니즘 과정을 밝히기 위해 세포자 멸괴사(Necroptosis) 관련 유전자의 발현 변화를 qRT-PCR 방법을 통해 검증하였다. RIPK3는 신 규 펩타이드 처리군에서 200 μM 처리 시 9배 이상 발현 증가, MLKL는 100 μM 처리군에서 대조군 대비 2배 이상 유의미하게 발현이 증가되었다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, 전복 유래 신규 펩타이드는 암 세포 특이적으로 세포 독성을 가지며, 세포자멸괴사 메커니즘을 통해 암 세포 사멸을 일으키는 것으로 추측되므로 신규 펩타이드가 추후 교모세포종 치료제의 후보 물질로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

꼬막은 해양 어업으로써 아시아 전 지역에 있어서 중요한 수산자원 중 하나이다. 하지만, 공장 의 산업화, 해양 환경오염, 그리고 지구 온난화로 인해 해양 어업 생산량이 급격히 떨어졌다. 우리나라 남해안의 주요 수산자원인 꼬막의 유전적 특성을 파악하기 위하여 꼬막의 전장유전 체를 해독하고 염색체 서열을 규명하였다. 915.4 Mb의 게놈을 조립하였고, 19개의 염색체 유전자 서열을 식별하였다. 꼬막의 유전체에서 25,134개의 유전자들을 확인하였고, 그 중에 22,745개 의 유전자들에 대한 기능을 확인했으며, 4,014개의 유전자들에 대한 KEGG pathway를 분석하 였다. 꼬막유전체와 8종의 다른 패류와 비교유전체 분석을 통하여 확장/감소(gene gain and loss) 분석을 수행한 결과, 725개의 유전자군의 확장과 479개의 유전자군의 감소를 확인하였다. 꼬막의 homeobox 유전자 클러스터는 촉수담륜동물 내에서 잘 보존된 유전자 구조를 보였다. 또한, 꼬막은 3개의 hemoglobin 유전자들이 피조개의 hemoglobin과 높은 유사성을 보였다. 꼬막의 전장유전체 정보를 통해 꼬막의 환경 적응과 진화의 유전적 특성과 생리적 특성뿐만 아니라, 꼬막 양식의 효율성을 높이는 양식산업에 널리 이용될 수 있는 유전적 정보를 제공 할 것이다.

동물플랑크톤 군집 연구에 DNA 바코딩과 같은 DNA 분 석 기법의 적용은 분류형태학을 기반으로 하는 전통적인 종 동정 시 발생할 수 있는 문제 (e.g. 개체의 표현형 가소성에 의한 오동정, 유사종 및 자매종, 유생 시기의 종 동정의 어려움)를 보완할 수 있다. 최근 DNA 시퀀싱 기술의 발전으로 다양한 수생태계의 동물플랑크톤 군집은 물론, 육안 및 현미경을 통해 구분하는 데 한계가 있는 동물플랑크톤의 위 내용물에 대한 DNA 기반 군집 분석 또한 가능하게 되었으며, 이는 동물플랑크톤의 섭식 먹이원 분석을 통한 생물학적 상호 작용을 이해를 돕는다. 본 논문은 동물플랑크톤 연구에 DNA 분석 기법이 활용된 사례 (e.g. DNA 바코딩을 이용한 계통분 류학적 연구, 메타바코딩을 이용한 군집 분석, 위 내용물 분석)를 소개하고 분석 방법을 요약하여, 최종적으로 향후 이를 활용하고자 하는 연구자들에게 연구 접근성을 높일 수 있도록 방법론적인 기초 지식을 제공하고자 하였다.

Colon cancer is one of the most common malignant tumors, but there are still a few validated biomarkers of colon cancer. Exosome-mediated microRNAs (miRNAs) have been recognized as potential biomarkers in cancers, and miRNAs can regulate a variety of genes. Recently, Fusobacterium nucleatum was discovered in the tissues of human colon cancer patients. Its role in colon cancer was highlighted. F. nucleatum may contribute to the progression of colon cancer through the mechanism of exosome-mediated miRNAs transfer. However, the exosomal miRNAs regulation mechanism by F. nucleatum in colon cancer is not well known. Thus, we performed next-generation sequencing to investigate the overall pattern of exosomal miRNAs expression in the colon cancer cell culture supernatant. We have confirmed the alterations of various exosomal miRNAs. In addition, to investigate the function of exosomal miRNAs, a Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis was performed on the target genes of changed miRNAs. Potential target genes were associated with a variety of signaling pathways, and one of these pathways was related to colorectal cancer. These findings suggested that F. nucleatum can alter exosomal miRNAs released from colorectal cancer cells. Furthermore, exosomal miRNAs altered by F. nucleatum could be potential biomarkers for the diagnosis and therapy of colon cancer.

As aeration is an energy-intensive process, its control has become more important to save energy and to meet strict effluent limits. In this study, predictive aeration control based on the respirometric method has been applied to the sequencing batch reactor (SBR) process. The variation of the respiration rate by nitrification was great and obvious, so it could be a very useful parameter for the predictive aeration control. The maximum respiration rate due to nitrification was about 60 mg O2/L‧h and the maximum specific nitrification rate was about 7.5 mg N/g MLVSS‧h. The aeration time of the following cycle of the SBR was daily adjusted in proportion to that which was previously determined based on the sudden decrease of respiration rate at the end of nitrification in the respirometer. The aeration time required for nitrification could be effectively predicted and it was closely related to influent nitrogen loadings. By the predictive aeration control the aerobic period of the SBR has been optimized, and energy saving and enhanced nitrogen removal could be obtained.