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아프리카돼지열병 바이러스의 모델에 기반한 계통학 방법을 이용한 유전자 재조합 분석

An analysis of homologous recombination of African swine fever virus using a model-based phylogenetic approach

미생물학회지 2020년 56권 3호 p.254 ~ 268
최상철,
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최상철 ( Choi Sang-Chul ) - Sungshin Women’s University Department of Biotechnology

Abstract

유전자 재조합과 점돌연변이는 아프리카돼지열병 바이러스 유전체 진화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서 박테리아 유전체를 분석하는데 주로 사용되지만 아프리카돼지열병 바이러스의 긴 유전체에도 적용할 수 있는 모델에기반한 ClonalFrameML 방법을 이용하여 유전자 재조합과 점돌연변이라는 두 가지 진화적 힘의 상대적인 효과를 정량화한다. 아프리카돼지열병 바이러스 유전체의 서열 정렬에서 유추한 유전자 재조합 영역을 이용하여 유전자 재조합의 염기 서열 치환 효과는 점돌연변이의 염기 서열 치환 효과의 약 1.5배임을 밝혔다. 그리고, 유전자 재조합을 고려한 경우와 무시한경우의 아프리카돼지열병 바이러스의 계통수를 자세히 비교한다. 아프리카돼지열병 바이러스 계통수 유추에 유전자 재조합을 고려하지 않는 경우 계통수의 가지 길이의 유추에 심한왜곡이 일어남을 확인한다. 아프리카돼지열병 바이러스 유전체와 같이 길이가 긴 유전체로 이루어진 다른 바이러스들의진화에 대한 연구를 위해서 ClonalFrameML 프레임워크를 적용하는 가능성의 고찰에 대한 토의로 마무리한다.

Homologous recombination and point mutations are known to affect African swine fever (ASF) virus evolution. Here, the relative effects of these two evolutionary forces are quantified via the model-based ClonalFrameML approach that is often employed for analyzing bacterial genomes but that is also applicable to the ASF virus due to its long genome. Using recombinant genome regions that were inferred after aligning ASF virus genomes, we found that the substitution effect of recombination in the ASF virus genome analysis was about one and a half times that of point mutation. We also carefully compare ASF virus phylogenies that are estimated when considering and when ignoring recombination. We determine that failure to incorporate recombination into inference of ASF virus trees results in large distortions of estimated branch lengths. We conclude by discussing the prospects of applying the ClonalFrameML framework in order to study the evolution of other viruses with long genomes.

키워드

ASF virus; gene set enrichment; genetic variation; maximum-likelihood; phylogenetics

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