Journal of Life Science (생명과학회지)

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Conservative Genes of Less Orthologous Prokaryotes

Orthologs 수가 적은 원핵생물들의 보존적 유전자

  • Lee, Dong-Geun (Major in Pharmaceutical Engineering, Division of Bio-industry, College of Medical and Life Science, Silla University)
  • 이동근 (신라대학교 의생명과학대학 바이오산업학부 제약공학전공)
  • Received : 2017.01.10
  • Accepted : 2017.02.24
  • Published : 2017.06.30
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Abstract

Mycoplasma genitalium represents the smallest genome among mono-cultivable prokaryotes. To discover and compare the orthologs (conservative genes) among M. genitalium and 14 prokaryotes that are uncultivable and have less orthologs than M. genitalium, COG (clusters of orthologous groups of protein) analyses were applied. The analyzed prokaryotes were M. genitalium, one hyperthermophilic exosymbiotic archaeon Nanoarchaeum equitans, four intracellular plant pathogenic eubacteria of Candidatus Phytoplasma genus, and nine endosymbiotic eubacteria of phloem- and xylem-feeding insects. Among 367 orthologs of M. genitalium, 284 orthologs were conservative between M. genitalium and at least one other prokaryote. All 15 prokaryotes commonly have 29 orthologs, representing the significance of proteins in life. They belong to 25 translation-related, including 22 ribosomal proteins, 3 subunits of RNA polymerase, and 1 protein-folding-related. Among the 15 prokaryotes, 40 orthologs were only found in all four Candidatus Phytoplasma. The other nine Candidatus, all endosymbionts with insects, showed only a single common COG0539 (ribosomal protein S1), representing the diversity of orthologs among them. These results might provide clues to understand conservative genes in uncultivable prokaryotes, and may be helpful in industrial areas, such as handling prokaryotes producing amino acids and antibiotics, and as precursors of organic synthesis.

알려진 단독배양이 가능한 원핵생물 중 최소게놈을 가지고 있는 Mycoplasma genitalium보다 보존적 유전자 수가 적은 14개 원핵생물의 유전자를 보존적 유전자 관점의 COG (Clusters of Orthologous Group of proteins)로 검토하였다. 분석대상은 M. genitalium, 초고온성 고세균으로 세포외공생을 하는 Nanoarchaeum equitans, 진정세균으로 식물의 세포내에 기생하는 병원균인 Candidatus Phytoplasma 속 4개와 식물의 수액을 섭취하는 곤충의 세포내에 공생하는 9종이었다. M. genitalium이 가진 367개의 보존적 유전자 중에서, 284개가 비교대상 다른 원핵생물과 공통이었다. M. genitalium 등 분석대상 원핵생물 모두에 보존적 유전자는 29개로, 이들은 리보솜 구성단백질 22개 등 번역관련 25개, RNA 중합효소의 소단위체 3개, 단백질 접힘관련 1개 등으로 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 분석대상 15개 원핵생물 중 Candidatus Phytoplasma속 4개 균주 모두에만 존재하는 COG는 40개 였다. 속(genus)이 서로 다른 나머지 9개의 Candidatus는 곤충에 공생한다는 공통점이 있지만 COG0539 (Ribosomal protein S1) 하나만 공통적이었고, 이는 곤충 세포내 공생체들 사이에 보존적 유전자가 다양함을 나타내는 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 배양이 불가능한 세균의 보존적 유전자 이해에 대한 단서와 함께 아미노산, 항생제, 의약품, 유기합성 전구체 등을 효율적으로 합성하는 원핵생물의 조작에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

Keywords

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