환경 DNA 시퀀싱
효과적인 생물 모니터링 도구
환경 DNA(eDNA) 시퀀싱은 생물다양성 연구와 생태계 변화 모니터링에 있어 빠르게 부상하고 있는 방법입니다. 유기체가 환경에 DNA를 남기면, eDNA 분석은 생태계를 교란시키지 않고도 현존하는 종(species)에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. eDNA의 잠재적인 애플리케이션에는 포트 모니터링, 생물다양성 조사, 평형수 검사, 토양 검사 등이 포함됩니다.
현대의 환경 DNA 시퀀싱 접근법은 수중, 토양 및 기타 샘플에서 박테리아 및 진핵생물 종 모두의 특성을 규명할 수 있습니다. 미래에는 eDNA 시퀀싱이 생물 모니터링 및 보존을 위한 중요한 도구가 될 것입니다.
환경 DNA 시퀀싱의 이점
환경 DNA를 연구하는 과학자들은 대표적인 종의 유형이나 풍부도를 알지 못한 채 주어진 샘플에서 종별로 미량의 DNA를 분석하는 경우가 많습니다. 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing, NGS)을 사용하면 단일 샘플에서 수천 개의 종을 동시에 프로파일링할 수 있습니다. 또한 NGS는 환경에서 낮은 수준으로 존재하는 eDNA를 검출하는 데 필요한 민감도를 제공합니다.
반대로 자연 환경에 대한 물리적 조사에는 수동 데이터 수집이 필요하며 자연을 파괴할 수 있습니다. 박테리아 클로닝 및 생어 시퀀싱과 같은 전통적인 DNA 방법은 주어진 샘플의 제한적인 특징만 제공합니다. 이러한 접근 방식은 많은 시간과 비용이 들 수 있으며 크거나 복잡한 샘플을 처리하는 데 효과적이지 않습니다.
"eDNA는 가장 강력한 생물 모니터링 도구 중 하나로 발전할 수 있고 이 분야가 성숙해 감에 따라 더욱 유용해질 수 있을 것입니다."
Michael Bunce, PhD
웨스턴오스트레일리아주 퍼스 소재 Curtin University의 분자 및 생명과학 대학 교수 및 TrEnD 검사실 책임자
환경 DNA 시퀀싱 방법
일부 샘플 유형의 경우 환경 DNA 시퀀싱 접근법의 조합을 사용하면 생태 샘플의 전체 다양성을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.
eDNA 메타바코딩
모든 유기체에는 고유한 DNA 시퀀스 또는 이와 연결된 바코드가 있습니다. 이 DNA 바코드는 보존된 유전체 영역 사이에 산재된 매우 가변적인 영역입니다. eDNA 메타바코딩은 이러한 바코드, 종종 미토콘드리아 시토크롬 산화효소 1(CO1) 또는 18S 리보솜 아단위의 표적 특이적 증폭 및 시퀀싱을 포함합니다. 이는 고차 진핵생물을 구별하는 데 있어 유용한 접근법입니다.
16S 및 ITS 메타지노믹
환경 메타지노믹은 일반적으로 각각 세균 또는 진균을 검출하기 위한 16S 또는 내부 전사 스페이서(ITS) rRNA 유전자의 시퀀싱에 의존해 왔습니다. 16S 및 ITS rRNA 유전자 시퀀싱은 모두 환경 샘플의 샘플 계통 발생 및 분류 체계를 비교하기 위해 잘 정립된 방법입니다.
더 알아보기장거리 PCR
장거리 PCR(Long-Range PCR)은 미토콘드리아 유전체와 같은 큰 DNA 시퀀스를 증폭하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 더 긴 DNA 시퀀스는 더 작은 DNA 바코드를 사용할 수 없는 경우 종을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 접근법은 환경에 의해 분해되지 않은 DNA 시퀀싱에 유리합니다.
환경 DNA와 메타바코딩
메타바코딩은 환경 조사를 위한 기존 방법을 상호보완하는 대안으로 연구진, 정부 및 산업계가 보존, 환경 영향 평가 등에 대해 정보에 입각한 선택을 할 수 있도록 지원합니다.
이 웨비나에서는 다양한 잠재적 애플리케이션에 대한 메타바코딩의 힘을 보여주는 최근 연구 및 검증 실험에 대해 검토합니다.
웨비나 보기
환경 DNA 분석을 위한 고려 사항
- 유기체는 서로 다른 비율로 DNA를 남기며, 이는 환경 샘플의 상대적 풍부도 측정치에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 환경 DNA는 온도 및 기타 요인으로 인해 저하될 수 있습니다.
- 종 특이적 DNA 바코드의 가용성은 기존 데이터베이스의 품질에 따라 다릅니다.
- 특정한 환경 DNA 샘플링, 추출 및 보관 방법은 다른 방법보다 오염되기가 쉽습니다.
- DNA 추출 방법은 샘플의 종류 및 관심 종에 최적화되어 풍부도가 낮은 종을 검출할 수 있어야 합니다.
- 전략적 assay 설계는 특정 표적에 대한 선택적 인리치먼트를 달성하고 종 간 교차 반응을 방지하는 데 중요합니다.
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