Vibrio vulnificus는 그람 음성 세균의 호염성 세균으로, 5월에서 10월 사이 해수 온도가 18oC 이상이고 염도가 15- 25 practical salinity units (psu)일 때 가장 활발하게 증식 한다. 전 세계적으로 해수, 강 하구, 갯벌 등 다양한 해양 환경에 서식하며, 굴, 전복 등 해산물에서 자주 검출되는 경향이 있다. 지속적인 지구온난화로 인한 해수 온도의 상 승으로 V. vulnificus의 분포 범위가 점차 확장되고 있으며, 그에 따라 비브리오 패혈증 감염에 대한 위험도가 증가하 고 있다. 본 연구에서는 수산물에서 V. vulnificus 분리, 항 생제 감수성 검사, MLST 분석, 전장 유전체 분석을 통한 병원성 유전자 확인, MIC를 통한 항생제 내성 유전자 분 석, 더 나아가 bv-brc에 등록된 아시아에서 분리된 V. vulnificus 균주들과 함께 cgMLST 분석을 진행하였다. 2023 년4월-7월까지 서울, 경기도 및 충청도 지역의 대형마트에 서 유통되는 수산물 시료 총 84건에서 V. vulnificus가 바 지락에서 총2주(2.4%) 분리되었으며, 2균주 모두 colistin 에 강한 저항성을 보였으나, V. vulnificus의 치료에 사용되 는 ciprofloxacin, tetracycline, chloramphenicol 항생제에 내 성을 보이지 않았다. Whole genome sequencing 분석 결 과, 유전자 상 두 균주는 동일한 클론으로 확인되었으며, multi-locus sequencing typing 결과 기존에 보고되지 않은 새로운 sequence type으로 확인되었다. Virulence gene 분 석 결과, 총123개의 병원성 유전자가 확인되었으며, 그 중 중요한 병원성 유전자 rtxA, vvhA, viuB, ompU유전자가 확 인되었다. 항생제 내성 유전자 분석 결과 분리된 두 균주 에서 모두 tet(34), tet(35), varG, norM 내성 유전자가 확 인되었다. cgMLST 분석을 진행한 결과 본 연구에서 분리 된 두 균주는 동일 cluster로 확인되었고, 기타 국내 및 아 시아 지역에서 분리된 V. vulnificus를 포함한 분석에서 균 주 간 역학적 연관성은 관찰되지 않았다. 이는 V. vulnificus 가 해수의 흐름을 타고 이동하여 분포 범위가 넓고 특정 지역에 일정한 특징을 가진 균이 밀집되지 않기 때문으로 보인다. 따라서 V. vulnificus로 인해 매년 사망자와 환자가 발생하는 것은 V. vulnificus가 가지는 잠재적인 위험성을 보여주고 있고, 본 연구결과가 향후 질병 발생 시 V. vulnificus의 연구에 도움이 될 것으로 보이며, 지속적으로 V. vulnificus 검출 연구, 항생제 내성 모니터링이 필요할 것으로 사료된다. 해산물을 통한 V. vulnificus 감염 위험성 이 증가하고 있는 상황에서 국내 수산물을 통한 V. vulnificus 전파 위험도에 대한 체계적 연구는 부족하다. 따라서 본 연구 결과는 수산물 생산 및 유통 단계에서 V. vulnificus 의 모니터링 및 위험도 평가의 중요성을 제시한다.

Rapid morphological changes in fish larvae during growth make adult classification criteria ineffective for identifying larval fishes. Therefore, species identification of fish larvae requires understanding morphological changes during growth stages within and between species. However, for many fish larvae, the lack of morphological trait information, along with physical damage or protein degradation that occurs during specimen collection and preservation in the wild, creates obstacles for morphology-based identification. A fish larva (10.0 mm SL) collected from the coastal waters of the western Korean Peninsula in August 2019 exhibited morphological characteristics and melanophore distribution patterns closely matching those of an unidentified species of the family Platycephalidae (sp.5). Its MT-CO1 amplicon sequences identified it as Cociella crocodilus, through genetic similarity with MT-CO1 reference sequences and phylogenetic analyses of related species. This study provides significant insights into the early life stages of Cociella crocodilus, marking the first identification of this species at the larval stage.

생물학적 탈질반응에서 하폐수의 C/N비가 충분하지 않거나 유출수의 질소농도를 낮은 수준까지 처리하는 것을 목표로 할 경우에는 외부탄소원의 주입이 요구된다. 본 연구에서 연속회분식반응조의 질산화 반응특성을 잘 파악할 수 있고 무엇보다도 탈질반응의 대상물질인 질산염의 양을 추정할 수 있는 호흡률을 활용하여 탈질공정을 제어하고자 하였다. 호흡률을 측정하여 질산화에 의해 생성된 질산염을 추정할 수 있었으며, 추정치는 반응조내 질산염의 약 90% 정도에 해당되어 비교적 정확하였다. 추정한 질산염의 양에 상응하여 외부탄소원으로 초산염의 주입량을 조절하였으며, 운전결과 질산성 질소당 요구되는 COD는 4.25 mg COD/mg N이 적절하였다. 또한 초산염의 주입에 따라 미생물의 세포내에 유기물로 축적되고 이를 이용한 성장에서 호흡률의 변화가 나타나는 것을 파악할 수 있었다. 연구결과 연속회분식반응조에서 호흡률을 활용하여 초산염의 주입량을 조절함으로써 매우 엄격한 수준의 유출수 질소농도까지 효과적으로 처리할 수 있었다.

국내에서 V. parahaemolyticus로 인한 식중독 사고가 지 속적으로 보고되고 있으며, 최근 국내 수산물 판매량 및 수산물 양식에 사용되는 항생제 판매량은 증가하는 추세 이다. 따라서 본 연구는 국내에 유통되는 수산물에서 분 리한 V. parahaemolyticus의 분포, 항생제 감수성, 유전적 특성 및 유전학적 통계를 조사하였다. 79건의 유통 수산 물로부터 47건(59.5%)에서 V. parahaemolyticus가 분리되 었다. 항생제 내성 양상의 경우, 총 47균주의 분리 균주에 서는 ampicillin에 2균주(4.3%)가 내성을 보였으며, 이외 균주는 모든 항생제에 대해 감수성을 보였다. 항생제 내 성 유전자의 경우, 모든 균주(100%)로부터 blaCARB family gene, tet(35), catC가 확인되었으며, 1균주(2.1%)에서는 fos 가 확인되었다. 병원성 유전자 여부의 경우, 모든 분리 균 주에서 tdh, trh 유전자는 확인되지 않았으나, T3SS1은 모든 균주(100%), T3SS2는 1균주(2.1%)에서 확인되었다. MLST의 경우, 17균주로부터 15가지의 ST가 확인되었으 며, ST 658가 3균주, 이외 14가지 ST는 1균주씩 확인되 었다. 확인된 ST는 대부분 중국, 태국 등의 환경 분리주로 확인되었으며, ST 396, ST 3042는 중국 임상 분리주로부터 확인되었다. 이로써, 최근 국내에 수산물과 관련한 식중독, 유통량, 항생제 판매량 등의 추세에 따른 위험성에 V. parahaemolyticus에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 사 료되며, 본 연구는 그에 대한 도움이 될 것이라 사료된다.

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.