DNA에 적혀 있는 유전정보를 mRNA로 옮기는 과정을 전사라 하며, 인간은 약 2만개 유전자가 확인되고 있으며 다양한 타입의 전사체가 발현되고 있다. 따라서 건강 및 질병 상태에서 보여지는 전사체 발현값을 분석함으로써 특정 유전자의 상태를 파악하는데 사용합니다.

RNA-sequencing은 transcriptome을 분석하여 RNA 발현의 차이와 돌연변이를 확인하는 분석방법입니다. Transcriptome은 전사체를 의미하는 transcript(ion)에 -ome이 붙은 말로 전사로 인해 만들어진 물질의 집합을 의미합니다. RNA read 정보를 분석하여 샘플에 존재하는 RNA의 종류 및 양을 확인하는 방법으로 발현 중인 유전자를 광범위하게 파악할 수 있습니다.

NGS를 이용하여 mRNA, Alternative splicing을 통한 다양한 전사체 분석, ncRNA(non-coding RNA)의 검사, fusion gene(융합유전자)를 검출할 수 있습니다.

RNA는 변성되기 쉽기 때문에 library 제작할 때에는 cDNA(complementary DNA)로 합성하는 과정이 필요하며, 이후 단계는 DNA 시퀀싱과 동일합니다.

생물이 갖고 있는 고유의 DNA 정보가 바뀌지 않은 상태에서 유전자 작용을 조절하는것을 epigenetics(후성유전학)라고 하며, DNA 메틸화, 히스톤 변형에 따른 RNA 조절을 통하여 유전자를 조절하게 됩니다.
DNA 메틸화는 주로 CpG 디뉴클레오티드 내에서 시토신 잔기의 5-탄소 위치에서 발생하여 5-메틸시토신(5-mC)을 형성하게 됩니다. 다시 말해서, DNA 메틸화는 DNA에 화학 그룹을 추가하고, 유전자를 "읽기" 위해 DNA에 부착되는 단백질을 차단하거나, 탈메틸화라는 과정을 통해 제거할 수 있습니다.

일반적으로 메틸화는 유전자를 “off" 탈메틸화는 유전자를 “on“ 줌으로써 유전자 발현을 조절하게 됩니다.
이러한 현상은 CpG 뉴클레오티드가 많이 모여있는 부분을 CpG island라고 이야기하는데 이 부분은 메틸화 현상이 없다가 암과 같은 질환이 발생할 때 급격하게 메틸화가 이루어져 많은 연구자들이 관심을 갖고 있는 부분입니다.

WGBS는 DNA에서 메틸화된 시토신을 검출하기 위한 방법으로 DNA에 bisulfite 처리를 하면, 메틸화되지 않은 시토신은 우라실로 변환한게 되며, 메틸화 시토신(5-mC)은 변환되지 않기 때문에 메틸화 시토신과 비 메틸화 시토신을 구별할 수 있는 원리를 이용하여 genomic DNA에 bisulfite 처리 후, 메틸화된 시토신의 위치를 NGS 시퀀싱을 통하여 구별할 수 있습니다.

메타지놈(Metagenome)은 meta, gene, -ome이 합쳐진 말로(meta+gene+ome) 검체에 다양한 개체의 유전자가 많이 모여있는 것을 말합니다.

검체를 대상으로 NGS 플랫폼을 통하여 미생물(Microbial)의 염기서열을 읽어들여 미생물의 군집구조(microbial community) 및 메타유전체(metagenome)을 분석할 수 있습니다.

미생물을 직접 배양하지 않고 채취한 검체의 DNA를 통해 세균들의 유전정보를 획득하여 조성을 확인할 수 있으며, 이로부터 새로운 천연물, 항생제, 새로운 기능을 가진 생물활성 분자 등을 발견할 수 있습니다. 바이러스와 세균 군집을 분석하는 주요 방법으로 메타지놈 전체 유전자의 염기서열을 분석하는 샷건시퀀싱(shotgun sequencing), 특정 보존 영역(16s rRNA, 18s rRNA, ITS 영역)을 PCR 프라이머로 증폭시키고 NGS 장비를 이용한 amplicon sequencing이 있습니다.

16S rRNA (10~18kb), 18S rRNA(총 길이 1,500-2,000 bp) 및 ITS(약 400-900 bp) microbiome 분석을 위한 amplicon full-length sequencing
OTU 클러스터링 및 필터링
OTU 분석 및 종 주석
PCA, 벤 다이어그램. OTU 풍부도를 기반으로 순위 곡선
알파 다양성, 베타 다양성, 메타 분석
다변수 통계 분석