한 장으로 보는 분석법의 범위
표적 amplicon 4종은 특정 생물군을 집중해서 보고, shotgun metagenome은 시료 속 전체 DNA를 폭넓게 봅니다.
선택한 마커를 증폭
프라이머로 특정 유전자 영역을 증폭한 뒤 시퀀싱합니다. 선택한 마커와 프라이머가 결과의 범위를 결정합니다.
세균·고세균
진핵생물
동물
식물
전체 DNA를 무작위로 분석
프라이머 없이 전체 DNA 조각을 읽고, 분류학적 구성과 기능적 잠재력을 함께 탐색합니다.
세균·고세균·진균·바이러스 등
유전자·대사경로·ARG·MAG
분석법 5가지
각 방법의 대표적인 대상, 목적, 결과를 비교합니다.
16S rRNA
세균과 고세균의 군집 조성 및 다양성을 비교합니다.
- 장내·구강·토양·수계 microbiome
- ASV/OTU, 분류 profile
- α/β diversity
18S rRNA
원생생물, 플랑크톤, 기생충 등 미소진핵생물을 탐색합니다.
- 해양·담수 생태 조사
- 진핵생물 분류 profile
- 환경 시료 비교
CO1 / COI
동물 종 동정과 eDNA 기반 모니터링에 활용합니다.
- 식이·위내용물 분석
- 저서생물·해충 조사
- 동물 barcode profile
rbcL
식물과 조류의 분류군을 확인하고 식물상을 비교합니다.
- 식이·화분 분석
- 식품 원료·혼입종 확인
- 식물 eDNA 모니터링
Shotgun
다양한 생물군과 기능 유전자를 동시에 탐색합니다.
- 유전자·대사경로·ARG
- Assembly·MAG
- 기능적 잠재력 분석
시료에서 결과까지
Amplicon과 shotgun은 시료 처리 후 읽는 DNA의 범위와 분석 결과가 달라집니다.
표적 amplicon workflow
Sample
시료
DNA
추출
PCR
마커 증폭
ASV/OTU
서열 정리
Profile
조성·다양성
전체 DNA workflow
Sample
시료
Total DNA
전체 추출
Library
절편화
QC/Map
분류·조립
Function
유전자·MAG
결과물과 해석 범위
검출된 read의 비율은 실제 개체 수나 기능의 발현량과 동일하지 않을 수 있습니다.
군집·종 조성 중심
- ASV/OTU table
- 분류학적 조성 및 상대 abundance
- α/β diversity와 군집 차이
- 대상 생물군별 marker profile
분류·기능·유전체 중심
- Taxonomic profile
- Gene catalog와 metabolic pathway
- ARG·virulence gene 탐색
- Assembly·MAG·plasmid 분석
상대 abundance
마커 copy number, DNA 추출, PCR 효율에 영향을 받으므로 상대 비교로 해석합니다.
Reference database
분류와 기능 결과의 정확도는 reference database의 품질과 coverage에 영향을 받습니다.
기능 유전자
Shotgun에서 유전자가 검출되었다고 해서 실제로 발현되거나 기능이 작동한다는 뜻은 아닙니다.
연구 질문에 맞춘 선택
대상 생물군과 필요한 결과의 범위를 먼저 정하면 적합한 분석법을 선택할 수 있습니다.
| 분석법 | 무엇을 찾나? | 대표 결과 | 적합한 연구 | 주요 주의점 |
|---|---|---|---|---|
| 16S rRNA | 세균·고세균 | 조성·다양성·ASV | 세균 microbiome 비교 | primer bias, copy number |
| 18S rRNA | 진핵생물 | 원생생물·플랑크톤 profile | 진핵생태·환경 모니터링 | 넓은 대상 범위, DB 의존 |
| CO1 / COI | 동물 | 동물 종 barcode | eDNA·식이·종 동정 | 근연종·비표적 증폭 |
| rbcL | 식물·조류 | 식물 분류 profile | 식이·화분·식물상 | 근연종 해상도 |
| Shotgun | 전체 DNA와 기능 | 분류·유전자·경로·MAG | 기능성 microbiome·resistome·genome 연구 | 비용·계산량·host DNA |
대상 생물군이 명확하다
특정 생물군의 구성과 다양성이 핵심이면 해당 marker amplicon을 우선 고려합니다.
유전자와 대사경로가 핵심이다
미생물의 기능적 잠재력, ARG, MAG까지 보려면 shotgun을 고려합니다.
여러 층위를 함께 본다
amplicon으로 스크리닝하고 shotgun 또는 추가 실험으로 후보와 기능을 확장할 수 있습니다.