KR20220037451A - 반추 동물의 바람직한 형질에 대한 박테리아 개체군 - Google Patents

반추 동물의 바람직한 형질에 대한 박테리아 개체군 Download PDF

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Abstract

바람직한 유전 형질(hereditable trait)을 갖는 반추 동물(ruminating animal)을 선택하는 방법이 개시된다. 이 방법은 동물의 마이크로바이옴에서 유전 형질과 관련된 유전성 미생물(hereditable microorganism)의 양을 분석하는 단계를 포함하고, 여기서 유전성 미생물의 양은 동물이 바람직한 유전 형질을 갖고 있는지 여부를 나타낸다.

Description

반추 동물의 바람직한 형질에 대한 박테리아 개체군
관련 출원
본 출원은 2019년 7월 2일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/869,616호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 내용은 본원에 전부 참조로 포함된다.
서열 목록 진술
2020년 7월 1일에 생성되고 본 출원의 출원과 동시에 제출된 335,610 바이트로 이루어지는 82892 Sequence Listing.txt라는 제목의 ASCII 파일은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명의 분야
본 발명은, 이의 일부 실시예에서, 마이크로바이옴(microbiome) 내의 특정 박테리아의 존재를 기반으로 원하는 유전 형질(hereditable trait)에 대해 반추 동물(ruminating animal)을 선택하는 방법에 관한 것이다.
소의 반추위 마이크로바이옴(bovine rumen microbiome)은 본질적으로 숙주 반추 동물이 사료를 분해하고 발효시켜 소화할 수 있도록 한다. 이러한 의미에서 이 관계는 독특하고 인간과 초식 동물이 아닌 동물 사이에서 진화한 숙주-마이크로바이옴 상호작용과는 다르고, 이러한 의존성은 존재하지 않는다. 약 5천만 년 전에 확립된 이러한 엄격한 의무적인 숙주-마이크로바이옴 관계는, 숙주 생리학(host physiology)에서 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 그것이 매우 중요함에도 불구하고, 유성 생식(sexual reproduction)과 감수분열 재조합(meiotic recombination)을 통해 발생하는 숙주의 자연적인 유전학적 변이(genetic variation)가 반추위 마이크로바이옴 성분과 숙주 생리학적 형질의 복잡한 관계에 미치는 영향은 잘 이해되지 않고 있다. 반추위 마이크로바이옴의 특정 성분과 동물 생리학 사이의 연관성이 존재하는 것으로 알려져 있고, 사료에서 에너지를 수확하는 동물의 능력에 의해 주로 예시된다 [Kruger Ben Shabat S, et al., 2016. ISME J 10:2958-2972].
이러한 최근의 발견은 소의 반추위 마이크로바이옴을 젖소의 사료 효율(feed efficiency)을 증가시키기 위한 노력에서 새로운 미개척 분야(new frontier)로 포지셔닝하고 있다. 인구가 계속해서 증가함에 따라 이는 세계적인 규모로 환경 영향을 낮추면서 인간이 소비할 수 있는 식량 공급원을 보충하려는 노력으로서 식량 안보 문제에 중요한 의미를 가질 수 있다. 그것이 매우 중요함에도 불구하고, 반추위 마이크로바이옴 성분과 숙주 유전학 및 생리학의 복잡한 관계는 잘 이해되지 않고 있다.
배경 기술은 WO2019/030752, WO2017/187433 및 WO2014/141274, Guan LL, et al., 2008. FEMS Microbiology Letters 288:85-9; Roehe R, et al., 2016. PLoS Genet 12:e1005846; Li Z, et al., 2016. Microbiology Reports 8:1016-102를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 동물의 마이크로바이옴에서 유전 형질과 관련된 적어도 하나의 유전성 박테리아(hereditable bacteria)의 양을 분석하여, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 단계를 포함하는, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 방법이 제공되고, 여기서 유전성 박테리아의 양은 동물이 바람직한 유전 형질을 갖고 있는지 여부를 나타내고, 유전성 박테리아는 표 1에 제시된 조작 분류 단위(operational taxonomic unit, OTU) 중 어느 하나이고, 형질(trait)은 표 1에 제시된 바와 같은 적어도 하나의 유전성 박테리아에 해당하는 형질이다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면,
(a) 무리의 반추 동물의 마이크로바이옴에서 유전 형질과 관련된 적어도 하나의 유전성 박테리아의 양을 분석하는 단계로서, 여기서 유전성 박테리아의 양은 동물이 바람직하지 않은 유전 형질을 갖고 있다는 것을 나타내고, 유전성 박테리아는 표 1에 제시된 조작 분류 단위(OTU) 중 어느 하나이고, 형질은 표 1에 제시된 바와 같은 적어도 하나의 유전성 박테리아에 해당하는 형질인, 단계와,
(b) 바람직하지 않은 형질을 갖는 동물을 무리에서 제거하는 단계를
포함하는, 반추 동물의 무리를 관리하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 본원에 기술된 방법에 따라 선택된 반추 동물을 번식시켜 반추 동물을 번식시키는 단계를 포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 반추 동물의 수컷과 암컷을 번식시켜 원하는 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 단계를 포함하는, 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 방법이 제공되고, 여기서 수컷 및/또는 암컷 반추 동물 중 어느 한 쪽의 반추위 마이크로바이옴은 미리 결정된 수준 이상으로 표 3에 제시된 바와 같은 OTU를 갖는 유전성 미생물(hereditable microorganism)을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 표 2에 제시된 조작 분류 단위(OTU)를 갖고 SEQ ID NOs: 38-50 및 314-615에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 적어도 하나의 미생물을 포함하는 미생물 조성물(microbial composition)을 반추 동물에게 제공해서 반추 동물의 형질을 변경하는 단계를 포함하는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법이 제공되고, 여기서 미생물 조성물은 반추 동물의 마이크로바이옴을 포함하지 않고, 형질은 표 2에 제시된 바와 같은 적어도 하나의 미생물에 해당하는 형질이다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 표 2에 제시된 OTU를 특이적으로 하향조절하는 작용제(agent)를 반추 동물에게 제공해서 반추 동물의 형질을 변경하는 단계를 포함하는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법이 제공되고, 여기서 형질은 표 2에 제시된 바와 같은 적어도 하나의 미생물에 해당하는 형질이다.
본 발명의 일부 실시예의 일 양상에 따르면, 표 2에 제시된 OTU를 갖는 적어도 하나의 미생물을 포함하는 미생물 조성물이 제공되고, 미생물 조성물은 마이크로바이옴이 아니다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유전성 박테리아는 라크노스피라세애 과(family lachnospiraceae) 또는 프레보텔라 속(genus prevotella)이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반추 동물은 암소(cow)이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이 방법은 선택된 동물 또는 이의 자손(progeny)을 번식을 위해 사용하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 양을 분석하는 단계는 적어도 하나의 박테리아의 게놈(genome)의 적어도 하나의 유전자의 발현을 분석함으로써 실행된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 양을 분석하는 단계는 마이크로바이옴의 샘플로부터 유래된 DNA를 시퀀싱(sequencing)하여 실행된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로바이옴은 반추위 마이크로바이옴 또는 분변 마이크로바이옴(fecal microbiome)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택된 반추 동물이 암컷 반추 동물인 경우, 이 방법은 암컷 반추 동물을 수컷 반추 동물의 정액(semen)으로 인공 수정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수컷 반추 동물은 본원에 기술된 방법에 따라 선택되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택된 반추 동물이 수컷 반추 동물인 경우, 이 방법은 암컷 반추 동물을 수컷 반추 동물의 정액으로 수정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유전성 미생물은 유전 형질과 관련이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 20개 이하의 미생물 종을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 50개 이하의 미생물 종을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 미생물은 표 1에 제시된 OTU를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 미생물은 SEQ ID NOs: 7-37 및 51-313에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 미생물은 표 1에 제시된 OTU를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 15개 이하의 박테리아 종을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 20개 이하의 박테리아 종을 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및/또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 동등한 방법과 재료가 본 발명의 실시예를 실시하거나 시험하는 데 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및/또는 재료는 아래에 기술되어 있다. 상충하는 경우, 정의를 포함하는 특허 명세서가 우선할 것이다. 또한, 재료, 방법 및 실시예는 단지 예시적이고, 반드시 제한하는 것으로는 의도되지 않는다.
본 발명의 일부 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 본원에 기술된다. 이제 도면을 상세하게 특정 참조하여, 도시된 세부 사항은 예로서 그리고 본 발명의 실시예에 대한 예시적인 논의를 위한 것임을 강조한다. 이와 관련하여, 도면과 함께 취해진 설명은 본 발명의 실시예가 실시될 수 있는 방법을 당업자에게 명백하게 한다.
도 1a~c. 숙주 유전학(host genetics)은 미생물 상호작용 네트워크(microbial interaction network) 내에서 허브 역할을 하는 유전성 미생물로 코어 마이크로바이옴 조성물(core microbiome composition)을 설명한다. 코어 마이크로바이옴은 (A) 코어 마이크로바이옴의 변이(Y축)가 숙주 유전학에 의해 중요하게 설명되었기 때문에 동물 유전학과 관련이 있다. 정준 상관 분석(Canonical Correlation Analysis, CCA)은 공통 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)을 기반으로 하는 처음 30개의 미생물(OTU 표) 주성분 점수와 숙주 유전자형 주성분 점수의 매트릭스(matrix) 사이에서 수행되었다. 분석은 이 연구에서 가장 큰 홀스타인 농장(Holstein farm)(X축)에 대해 수행되었다. (B) 유전학적 관련성 매트릭스(genetic relatedness matrix, GRM)를 기반으로 하는 유전 가능성 분석(heritability analysis)은 동물 유전자형과 유의한 상관관계가 있는 39개의 미생물(X축)을 보여주었다. 유전 가능성 추정치(Heritability estimate) - h2(Y축; 막대 그래프는 미생물당 평균 추정치를 나타냄) 및 P 값은 유전학 복합 형질 분석(Genetics Complex Trait Analysis, GCTA) 소프트웨어를 사용한 다음, 벤자미니-호크베르크 방법(Benjamini-Hochberg method)으로 다중 시험 보정하여 계산되었다. 신뢰 구간(confidence interval)(95%)은 확률 근사를 사용하는 신속 신뢰 구간(Fast Confidence IntErvals using Stochastic Approximation, FIESTA) 소프트웨어를 사용한 GRM 및 유전 가능성 추정치를 기반으로 추정되었다. (C) 유전성 미생물은 비유전성 미생물에 비해 이러한 미생물의 더 높은 평균 연결성(mean connectivity)(Y축)으로 나타난 바와 같이, 미생물 상호작용 네트워크의 중심이다. 상호작용 네트워크는 생태학적 연관성 및 통계적 추론을 위한 희소 역 공분산 추정(Sparse InversE Covariance estimation for Ecological Association and Statistical Inference, SpiecEasi)을 사용하여 구축되었다. 결과는 표준 오차가 있는 미생물 상호작용의 평균 수로서 제공된다. 표시된 P 값은, *인 경우 P <0.05, **인 경우 P <0.005, ***인 경우 P <0.0005이다.
도 2a~d. 코어 반추위 마이크로바이옴 조성물은 숙주 형질(host trait)과 연관되어 있고, 이를 상당히 예측할 수 있다. (A) 미생물과 숙주 형질 사이의 연관성 분석은 적어도 하나의 형질과 관련된 339개의 미생물을 밝혀내었다. 미생물이 주어진 형질과 관련되기 위해서는, 반대 방향으로는 농장이 유의한 상관관계를 나타내지 않으면서, 적어도 네 개의 농장 각각 내에서 형질과 유의하게 단일 방향으로 상관되어야 했다(벤자미니-호크베르크 다중 시험 보정 후). (B) 대부분의 형질 관련 미생물은 반추위 프로피오네이트 및 아세테이트 농도와 관련이 있는 반면, 유전성 미생물은 아세테이트 공동 풍부 미생물(acetate co-abundant microbe)과 프로피오네이트 역상관 미생물(propionate anti-correlated microbe) 중에서 풍부하다. (C) 피셔 정확 시험(Fisher exact test)을 사용하는 농축 분석(enrichment analysis)은, 코어 미생물이 비코어 마이크로바이옴에 비해 형질 관련 미생물 내에 훨씬 더 많이 존재(풍부한)함을 보여주었다(P < 2.2E-16). 표시된 P 값은, *인 경우 P <0.05, **인 경우 P <0.005, ***인 경우 P <0.0005이다. (D) 코어 마이크로바이옴 조성물의 함수로 다양한 숙주 형질의 변이(r2)를 설명하였다. r2 추정치는, 농장의 다른 모든 동물로 작성된 릿지 회귀(Ridge regression){최소 절대 수축(Least Absolute Shrinkage) 및 선택 연산자(Selection Operator)}{리브 원 아웃 회귀(leave-one-out regression)}를 사용하여, 주어진 동물에 대해 형질 값(trait-value)을 예측하는 기계 학습 접근법으로부터 얻어졌다. 그 후, 관찰된 형질 값과 예측된 형질 값의 벡터 사이에서 예측 r2 값이 계산되었다. 표시된 숙주 형질은 코어 미생물(OTU) 존재비 프로파일(abundance profile)에 의해 (예측을 통해) 중요하게 설명되었다. 점(dot)은 개인 농장의 예측 r2를 나타내는 반면, 막대 높이는 개인 농장의 평균 r2를 나타낸다.
도 3. 유전성 미생물은 비유전성 코어 미생물에 비해 실험 변수를 더 잘 설명하는 경향이 있다. X축: 실험 변수. Y축: 표현형(phenotype)을 설명하기 위한 릿지 회귀 R2 값. 포인트: 유전성 미생물이 독립 변수로 사용될 때 R2. 바 롯트(bar-lot)와 위스커(whisker)는 독립 변수로 사용된 비유전성 코어 미생물의 1,00개의 랜덤 샘플에서 얻은 R2 값의 평균 및 표준 오차에 관한 것이다. 윌콕슨 쌍 순위 합 시험(Wilcoxon paired rank-sums test)은 다양한 실험 변수를 설명하기 위한 유전성 미생물의 R2 값을 비유전성 코어 미생물의 값(평균 R2)과 비교하는 데 사용되었다.
도 4. 코어 마이크로바이옴 조성물의 함수로 다양한 숙주 형질의 변이(r2)를 설명하였다. r2 추정치는, 농장의 다른 모든 동물로 작성된 랜덤 포레스트 모델(Random-Forest model)(리브 원 아웃 회귀)을 사용하여, 주어진 동물에 대해 형질 값을 예측하는 기계 학습 접근법으로부터 얻어졌다. 그 후, 관찰된 형질 값과 예측된 형질 값의 벡터 사이에서 예측 r2 값이 계산되었다. 표시된 숙주 형질은 코어 미생물(OTU) 존재비 프로파일에 의해 (예측을 통해) 중요하게 설명되었다. 점은 개인 농장의 예측 r2를 나타내는 반면, 막대 높이는 개인 농장의 평균 r2를 나타낸다.
본 발명은, 이의 일부 실시예에서, 마이크로바이옴 내의 특정 박테리아의 존재를 기반으로 원하는 유전 형질에 대해 반추 동물을 선택하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 적어도 일 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 다음 설명에 제시되거나 예에 의해 예시된 세부사항에 대한 그 적용에서 반드시 제한되지는 않는 것으로 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하거나, 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다.
반추 동물은 5천만 년 전으로 거슬러 올라가는 이들의 반추위 마이크로바이옴과의 오래 지속되는 의무적인 관계를 유지한다. 이러한 독특한 숙주-마이크로바이옴 관계에서 숙주의 사료를 소화하는 능력은 그것의 공진화 마이크로바이옴(coevolved microbiome)에 전적으로 의존한다. 이러한 특별한 동맹은 반추 동물의 유전학과 생리학, 반추위 마이크로바이옴 구조, 조성물 및 물질대사 사이의 의존성에 관한 의문을 제기한다. 이러한 관계를 밝히기 위해, 본 발명자들은 반추위 마이크로바이옴의 계통 발생적 및 기능적 조성물에 대한 숙주 유전학의 연관성을 조사하였다. 이들은 각 동물의 반추위 마이크로바이오타 데이터(rumen microbiota data) 및 기타 표현형과 동물 하위 집합의 유전자형 데이터(genotypic data)의 조합을 사용하여, 상이한 네 개 유럽 국가에서 1000마리의 암소 개체군을 연구함으로써 이를 이루었다. 이러한 매우 큰 개체군 규모는 이들 동물에서 바람직한 형질을 조절하는 데 사용될 수 있는 새롭고 예상치 못한 박테리아를 밝혀내었다.
따라서, 본 발명의 제1 양상에 따르면, 동물의 마이크로바이옴에서 유전 형질과 관련된 적어도 하나의 유전성 박테리아의 양을 분석하여, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 단계를 포함하는, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 방법이 제공되고, 여기서 유전성 박테리아의 양은 동물이 바람직한 유전 형질을 갖고 있는지 여부를 나타내고, 유전성 박테리아는 표 1에 제시된 조작 분류 단위(OTU) 중 어느 하나이고, 형질은 표 1에 제시된 바와 같은 적어도 하나의 유전성 박테리아에 해당하는 형질이다.
본 발명에 의해 고려된 반추 동물은, 예를 들어, 소(예를 들어, 암소), 염소, 양, 기린, 아메리카 들소(American Bison), 유럽 들소(European Bison), 야크, 물소, 사슴, 낙타, 알파카, 라마, 누우(wildebeest), 영양(antelope), 가지뿔영양(pronghorn) 및 닐가이(nilgai)를 포함한다.
특정 실시예에 따르면, 반추 동물은 암소 또는 황소이고, 예를 들어, 보스 타우루스 소(Bos taurus bovines) 또는 홀스타인 프리지안 소(Holstein-Friesian bovines)이다.
특정 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 일반적으로 태어난지 1일 이하인 동물이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 태어난지 2일 이하이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 태어난지 3일 이하이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 1주령 이하이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 2주령 이하이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 1월령 이하이다. 다른 실시예에 따르면, 선택되는 동물은 3월령 이하이다. 또 다른 실시예에 따르면, 동물은 성체이다.
본원에 사용된 바와 같은 "유전 형질(hereditable trait)"{"유전 형질(heritable trait)"로도 지칭됨}이라는 문구는 주어진 개체군에서 개체(individual) 사이의 변이가 부분적으로(또는 전체적으로) 유전학적 변이에 기인하는 형질을 나타낸다. 이러한 유전학적 변이로 인해, {마커(marker) 역할을 하는} 마이크로바이옴 내 특정 미생물 개체군의 상대적 또는 절대적 존재비는 통계적으로 유의한 방식으로 한 세대에서 다음 세대까지 유사하다.
미생물은 일 군의 동물 가운데에서 그것의 존재비(abundance)의 변화가 동물 간의 유전학적 변이로 설명될 수 있을 때 유전성인 것으로 분류될 수 있다.
본 발명의 문맥에서 사용될 수 있는 통계 방법은, 단일 성분(Single component) GRM 접근법, MAF 계층화(Stratified) GREML(GREMLLMS), LDL 및 MAF 계층화 GREML(GREMLLLDMS), 단일 성분 및 MAF 계층화 LD 조정 혈족(Adjusted Kinships)(LDAK-SC 및 LDAK-MS), 임계값 GRM이 있는 확장 계보(Extended Genealogy), 트리렛 공분산 평활화(Treelet Covariance Smoothing, TCS), LD 점수 회귀 및 BOLT-REML을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에 따르면, 유전성 박테리아는 본원에서 아래 표 1에 제시되어 있다. 따라서, 예를 들어, 유전성 박테리아는 라크노스피라세애 과 또는 프레보텔라 속에 속할 수 있다.
일 실시예에서, 형질은 표 1에 제시된 바와 같은 박테리아에 해당하는 형질이다. 따라서, 형질은 반추위 프로피오네이트, 반추위 아세테이트, 반추위 부티레이트, 우유 락토오스(milk lactose), 착유량(milk yield), 유지방, 반추위 pH 및 반추위 베타-히드록시부티르산(BHB)일 수 있다.
본원에서 아래 표 1은 또한 반추위 마이크로바이옴에서 숙주 형질과 특정 박테리아의 양 사이의 상관관계를 제공한다. 따라서, 예를 들어, 표 1의 첫 번째 행은 존재비가 반추위 프로피오네이트와 음의 상관관계가 있는 박테리아(SEQ ID NO: 7에 제시된 바와 같이 16S rRNA 서열을 가짐)에 관한 것이다. 원하는 형질이 낮은 반추위 프로피오네이트인 경우, 선택된 동물은 미리 결정된 수준 이상으로 SEQ ID NO: 7에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 박테리아의 양을 가질 것이다. 원하는 형질이 높은 반추위 프로피오네이트인 경우, 선택된 동물은 미리 결정된 수준 미만으로 SEQ ID NO: 7에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 박테리아의 양을 가질 것이다. 표 1의 다른 박테리아 및 이들의 해당 형질은 동일한 방식으로 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동물은 무리(한 무리는 적어도 15마리의 동물임)의 해당 형질의 평균 양 이하의 적어도 0.05, 1, 2, 3, 4, 5 또는 심지어 6 표준 편차를 가질 때, 낮은 형질(low trait)(예를 들어, 표 1 또는 2에 나타나는 형질)을 갖는 것으로 분류될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동물은 무리(한 무리는 적어도 15마리의 동물임)의 해당 형질의 평균 양 이상의 적어도 0.05, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 또는 심지어 6 표준 편차를 가질 때, 높은 형질(high trait)(예를 들어, 표 1 또는 2에 나타나는 형질)을 갖는 것으로 분류될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "마이크로바이옴"이라는 용어는, 정의된 환경에서 미생물(박테리아(bacteria), 진균(fungi), 원생생물(protists)), 이들의 유전학적 요소(게놈)의 총체를 나타낸다.
마이크로바이오타 샘플은 미생물의 샘플 및/또는 마이크로바이옴으로부터의 성분 또는 이들의 생성물을 포함한다.
특정 실시예에 따르면, 마이크로바이옴은 반추위 마이크로바이옴이다. 또 다른 실시예에서, 마이크로바이옴은 분변 마이크로바이옴이다.
또 다른 실시예에 따르면, 마이크로바이옴은 건강한 동물로부터 유래된다{즉, 마이크로바이옴은 비병원성 마이크로바이옴(non-pathogenic microbiome)이다}.
마이크로바이옴의 미생물을 분석하기 위해, 동물로부터 마이크로바이오타 샘플이 수집된다. 이는 미생물 또는 마이크로바이옴의 성분 또는 이들의 생성물의 회수를 허용하는 모든 수단에 의해 실행되고, 관련 마이크로바이옴 공급원, 예를 들어, 반추위에 적합하다.
반추위는 이 기술분야에 공지된 방법을 사용하여 수집될 수 있고, 예를 들어, 반추위 진공 샘플러(rumen vacuum sampler)가 있는 위관(stomach tube)의 사용을 포함한다. 일반적으로, 반추위는 사료를 준 후에 수집된다.
일부 실시예에서, 반추위 샘플을 분석하는 대신에, 반추위의 마이크로바이옴을 반영하는 분변 샘플이 사용된다. 따라서, 이 실시예에서는 분변 마이크로바이옴이 분석된다.
본 발명의 이러한 양상의 일 실시예에 따르면, 특정 박테리아 분류군(bacterial taxa)의 존재비는 마이크로바이오타 샘플에서 분석된다.
다양한 분류군의 미생물(예를 들어, 박테리아)의 수준을 정량화하는 방법은 본원 아래에 기술되어 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 유형의 미생물 또는 이들의 성분 또는 생성물의 수준(level) 또는 수준 세트(set of levels)를 결정하는 단계는, 하나 이상의 DNA 서열의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 DNA 서열은 상이한 미생물 유형을 구별하는 데 사용될 수 있는 임의의 DNA 서열을 포함한다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 DNA 서열은 16S rRNA 유전자 서열을 포함한다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 DNA 서열은 18S rRNA 유전자 서열을 포함한다. 일부 실시예에서, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100, 1,000, 5,000개 이상의 서열이 증폭된다.
적절한 참조 데이터베이스(예를 들어, 16S rRNA 참조 데이터베이스)에 대해 적합한 컴퓨터 프로그램(예를 들어, BLAST)을 사용하여 종의 분류 할당(taxonomy assignment)이 수행될 수 있다.
핵산 또는 단백질이 본 발명의 서열과 실질적으로 상동성(homologous)인지 또는 특정 백분율의 서열 동일성(sequence identity)을 공유하는지 여부를 결정할 때, 서열 유사성(sequence similarity)은 일반적으로 최상의 적합성을 이루기 위해 적은 수의 갭의 도입을 허용하는 통상적인 알고리즘에 의해 정의될 수 있다. 특히, 두 개의 폴리펩티드 또는 두 개의 핵산 서열의 "퍼센트 동일성(percent identity)"은 Karlin과 Altschul의 알고리즘(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-2268, 1993)을 사용하여 결정된다. 이러한 알고리즘은 Altschul 등의 BLASTN 및 BLASTX 프로그램(J. Mol. Biol. 215:403-410, 1990)에 통합된다. BLAST 뉴클레오티드 검색은 BLASTN 프로그램으로 수행되어 본 발명의 핵산 분자와 상동성인 뉴클레오티드 서열을 얻을 수 있다. 동일하게, BLAST 단백질 검색은 BLASTX 프로그램으로 수행되어 본 발명의 폴리펩티드와 상동성인 아미노산 서열을 얻을 수 있다. 비교 목적을 위한 갭 정렬(gapped alignment)을 얻기 위해, Altschul 등에 설명된 바와 같이(Nucleic Acids Res. 25:3389-3402, 1997) Gapped BLAST가 사용된다. BLAST 및 Gapped BLAST 프로그램을 사용할 때, 각 프로그램(예를 들어, BLASTX 및 BLASTN)의 기본 매개변수가 사용된다.
일 실시예에 따르면, 미생물을 특정한 속에 속하는 것으로 분류하기 위해서는, 특정한 속에 속하는 것으로 알려진 참조 미생물(reference microbe)에 대해 적어도 90% 서열 상동성(sequence homology), 적어도 91% 서열 상동성, 적어도 92% 서열 상동성, 적어도 93% 서열 상동성, 적어도 94% 서열 상동성, 적어도 95% 서열 상동성, 적어도 96% 서열 상동성, 적어도 97% 서열 상동성, 적어도 98% 서열 상동성, 적어도 99% 서열 상동성을 포함해야만 한다. 특정 실시예에 따르면, 서열 상동성은 적어도 95%이다.
다른 실시예에 따르면, 미생물을 특정한 종에 속하는 것으로 분류하기 위해서는, 특정한 종에 속하는 것으로 알려진 참조 미생물에 대해 적어도 90% 서열 상동성, 적어도 91% 서열 상동성, 적어도 92% 서열 상동성, 적어도 93% 서열 상동성, 적어도 94% 서열 상동성, 적어도 95% 서열 상동성, 적어도 96% 서열 상동성, 적어도 97% 서열 상동성, 적어도 98% 서열 상동성, 적어도 99% 서열 상동성을 포함해야만 한다. 특정 실시예에 따르면, 서열 상동성은 적어도 97%이다.
일부 실시예에서, 마이크로바이오타 샘플은 하나 이상의 DNA 서열의 수준 또는 수준 세트에 대해 직접 검정된다. 일부 실시예에서, DNA는 마이크로바이오타 샘플로부터 분리되고, 분리된 DNA는 하나 이상의 DNA 서열의 수준 또는 수준 세트에 대해 검정된다. 미생물 DNA를 분리하는 방법은 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 예는 페놀-클로로포름 추출과, QJAamp DNA Stool Mini Kit(Qiagen, Valencia, Calif.)를 포함한 매우 다양한 상업적으로 입수 가능한 키트를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 DNA 서열의 수준 또는 수준 세트는 PCR(예를 들어, 표준 PCR, 반정량적 또는 정량적 PCR)을 사용하여 DNA 서열을 증폭함으로써 결정된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 DNA 서열의 수준 또는 수준 세트는 정량적 PCR을 사용하여 DNA 서열을 증폭함으로써 결정된다. 이들 및 기타 기본 DNA 증폭 절차는 이 기술분야의 실무자에게 잘 알려져 있고, Ausebel 등에 기술되어 있다 (Ausubel F M, Brent R, Kingston R E, Moore D, Seidman J G, Smith J A, Struhl K (eds). 1998. Current Protocols in Molecular Biology. Wiley: New York).
일부 실시예에서, DNA 서열은 개별 미생물 유형을 다른 상이한 미생물 유형과 구별하는 하나 이상의 서열에 특이적인 프라이머(primer)를 사용하여 증폭된다. 일부 실시예에서, 16S rRNA 유전자 서열 또는 이의 단편은 16S rRNA 유전자 서열에 특이적인 프라이머를 사용하여 증폭된다. 일부 실시예에서, 18S DNA 서열은 18S DNA 서열에 특이적인 프라이머를 사용하여 증폭된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 16S rRNA 유전자 서열의 수준 또는 수준 세트는 필로칩 기술(phylochip technology)을 사용하여 결정된다. 필로칩의 사용은 이 기술분야에 잘 알려져 있고, Hazen 등에 기술되어 있고("Deep-sea oil plume enriches indigenous oil-degrading bacteria." Science, 330, 204-208, 2010), 그 전체는 참조로 포함된다. 간단히 말해서, 16S rRNA 유전자 서열은 마이크로바이오타 샘플에서 추출된 DNA에서 증폭되고 표지된다. 그 다음, 증폭된 DNA는 미생물 16S rRNA 유전자에 대한 프로브(probe)를 함유하는 어레이(array)에 혼성화된다. 그 다음, 각 프로브에 대한 결합 수준을 정량화하여, 프로브된 16S rRNA 유전자 서열에 해당하는 미생물 유형의 샘플 수준을 제공한다. 일부 실시예에서, 필로칩 분석은 상업적 벤더(commercial vendor)에 의해 수행된다. 예는 Second Genome Inc.(San Francisco, Calif.)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 유형의 미생물 또는 이들의 성분 또는 생성물의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계는, 하나 이상의 미생물 RNA 분자{예를 들어, 전사체(transcript)}의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계를 포함한다. RNA 전사체의 수준을 정량화하는 방법은 이 기술분야에 잘 알려져 있고, 노던 분석(northern analysis), 반정량적 역전사 효소(reverse transcriptase) PCR, 정량적 역전사 효소 PCR, 및 마이크로어레이 분석(microarray analysis)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이들 및 기타 기본 RNA 전사체 검출 절차는 Ausebel 등에 기술되어 있다 (Ausubel F M, Brent R, Kingston R E, Moore D D, Seidman J G, Smith J A, Struhl K (eds). 1998. Current Protocols in Molecular Biology. Wiley: New York).
일부 실시예에서, 하나 이상의 유형의 미생물 또는 이들의 성분 또는 생성물의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계는, 하나 이상의 미생물 단백질의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 단백질 수준을 정량화하는 방법은 이 기술분야에 잘 알려져 있고, 웨스턴 분석(western analysis)과 질량 분석(mass spectrometry)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이들 및 기타 모든 기본 단백질 검출 절차는 Ausebel 등에 기술되어 있다 (Ausubel F M, Brent R, Kingston R E, Moore D D, Seidman J G, Smith J A, Struhl K (eds). 1998. Current Protocols in Molecular Biology. Wiley: New York). 일부 실시예에서, 하나 이상의 유형의 미생물 또는 이들의 성분 또는 생성물의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계는, 하나 이상의 미생물 대사산물의 수준 또는 수준 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 대사산물의 수준은 질량 분석에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 대사산물의 수준은 핵 자기 공명 분광법에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 대사산물의 수준은 효소 결합 면역흡착 검정(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 대사산물의 수준은 비색법(colorimetry)에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 대사산물의 수준은 분광광도법(spectrophotometry)에 의해 결정된다.
일부 실시예에서, 결정되는 것은 마이크로바이옴 내에서 미생물 군(microbial family)의 분포이다. 그러나, 원할 경우, 더 상세한 수준까지, 예를 들어, 속 및/또는 종의 수준, 및/또는 종 내에서 균주(strain) 또는 변이{예를 들어, 변이체(variant)}의 수준까지 (유전자와 같은 다양한 유전학적 요소의 존재 유무, 플라스미드의 존재 유무 등을 포함하는) 특성화(characterization)가 실행될 수 있다. 대안적으로, 문(Phyla), 강(Class), 또는 목(Order)과 같은 더 높은 분류학적 명칭을 사용할 수 있다. 목적은, 반추 동물의 샘플에 어떤 미생물{일반적으로는 박테리아이지만, 선택적으로 진균(예를 들어, 효모), 원생생물 등}이 존재하는지와, 이들 미생물의 상대적인 분포(예를 들어, 존재하는 미생물의 총 수의 백분율로 표시된)를 확인하여, 시험 중인 동물에 대해 마이크로플로라 패턴(micro floral pattern)이나 시그니처(signature)를 설정하는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 많은 분류군이 고려될 때 마이크로플로라(microflora)의 전체 패턴이 평가되고, 즉, 특정 분류군이 확인될 뿐만 아니라, 검출된 모든 분류군과 비교하고 일반적으로 또는 선택적으로 서로 비교해서, 각 구성 분류군의 백분율이 고려된다. 당업자는 이러한 데이터를 표현하거나 컴파일하는 가능한 많은 방법이 존재하고, 이들 모두는 본 발명에 의해 포함된다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, "파이 차트(pie chart)" 형식을 사용하여 마이크로플로라 시그니처를 나타내거나; 또는 검출된 모든 분류군의 비율 또는 백분율 등으로서 관계(relationship)가 수치로 또는 그래프로 표현될 수 있다. 또한, 분류군의 선택된 하위 집합(subset)만이 고려되도록 데이터를 처리할 수 있다(예를 들어, 강력한 양의 상관관계가 있는 핵심 지표). 데이터는 검출된 미생물의 총 수의 백분율 또는 중량 백분율 등으로서 표현될 수 있다.
존재비 프로파일에서 이들의 변이 중 상당한 비율이 유전성 유전학적 인자에 기인할 수 있는 미생물 종을 확인하기 위해서는, 유사한 유전학적 배경을 공유하는 동물에서 유사한 존재비(절대적 또는 상대적)를 나타내는 미생물의 분류군(예를 들어, 종)을 밝히기 위해 마이크로바이오타 샘플이 분석된다.
두 마리의 반추 동물의 유전학적 배경의 유사성을 분석하는 방법은 이 기술분야에 공지된 유전자형 분석 검정(genotyping assay)을 사용하여 실행될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "유전자형 분석(genotyping)"이라는 용어는 종에서 개체 사이의 유전학적 변이를 결정하는 공정을 나타낸다. 단일 염기 다형성(SNP)은 유전자형 분석에 사용되는 가장 일반적인 유형의 유전학적 변이이고, 정의에 의해 인구의 1% 이상에서 발견되는 특정 유전자 자리(locus)에서의 단일 염기 차이이다. SNP는 게놈의 암호화 및 비암호화 영역 모두에서 발견되고, 당해 정량적 표현형 형질과 같은 당해 표현형 형질과 관련될 수 있다. 따라서, SNP는 당해 정량적 표현형 형질에 대한 마커로서 사용될 수 있다. 유전자형 분석에 사용되는 또 다른 일반적인 유형의 유전학적 변이는 "InDels" 또는 다양한 길이의 뉴클레오티드의 삽입(insertion) 및 결실(deletion)이다. SNP와 InDel 유전자형 분석 모두에 대해, 개체 사이의 유전자형을 결정하는 많은 방법이 존재한다. 선택된 방법은 일반적으로 필요한 처리량에 따라 달라지고, 이는 유전자형이 분석되는 개체의 수와 각 개체에 대해 시험되는 유전자형의 수 양쪽 모두의 함수이다. 선택된 방법은 또한 각 개체 또는 샘플에서 입수 가능한 샘플 재료의 양에 따라 달라진다. 예를 들어, 시퀀싱은 SNP{예를 들어, 생어(Sanger) 시퀀싱 및 고처리량 시퀀싱(High Throughput Sequencing, HTS) 기술과 같은}와 같은 마커의 존재 유무를 결정하는 데 사용될 수 있다. 생어 시퀀싱은 한 번 실행으로 최대 384개의 모세관을 시퀀싱할 수 있는 (모세관) 전기영동법을 통한 검출에 의한 시퀀싱을 수반할 수 있다. 고처리량 시퀀싱은 한 번에 수천 또는 수백만 개 이상의 서열을 병렬로 시퀀싱하는 단계를 수반한다. HTS는 차세대 시퀀싱, 즉 고체상 파이로시퀀싱(solid phase pyrosequencing)을 기반으로 하는 기술 또는 단일 염기 실시간 시퀀싱(single nucleotide real time sequencing, SMRT)을 기반으로 하는 차차세대 시퀀싱(Next-Next Generation sequencing)으로 정의될 수 있다. Roche, Illumina and Applied Biosystems (Life Technologies)에 의해 제공된 것과 같은 HTS 기술을 사용할 수 있다. 추가의 고처리량 시퀀싱 기술은 Helicos, Pacific Biosciences, Complete Genomics, Ion Torrent Systems, Oxford Nanopore Technologies, Nabsys, ZS Genetics, GnuBio에 의해 기술되고/되거나 이들로부터 입수할 수 있다. 이러한 각각의 시퀀싱 기술에는 실제 시퀀싱 단계 전에 샘플을 준비하는 이들의 고유한 방법이 있다. 이러한 단계는 고처리량 시퀀싱 방법에 포함될 수 있다. 특정한 경우에, 시퀀싱 단계에 특정한 단계는 효율성이나 경제성의 이유로 실제 시퀀싱 단계 전에 샘플 준비 프로토콜에 통합될 수 있다. 예를 들어, 단편에 연결된 어댑터는 후속 시퀀싱 단계{소위 시퀀싱 어댑터(sequencing adapter)}에서 사용될 수 있는 섹션을 포함할 수 있다. 시퀀싱 전에 단편의 하위 집합을 증폭하는 데 사용되는 프라이머는, 예를 들어, 증폭 단계를 통해 시퀀싱 어댑터를 도입하거나 후속 시퀀싱 단계에서 사용될 수 있는 앰플리콘(amplicon)의 캡처링 모이어티(capturing moiety)를 도입함으로써, 나중에 시퀀싱 단계에서 사용될 수 있는 섹션을 도입하는 이들의 서열 내의 부분을 포함할 수 있다. 또한 사용된 시퀀싱 기술에 따라, 증폭 단계가 생략될 수 있다.
3,000 내지 800,000개의 SNP를 포함하는 SNP 어레이를 포함해서, 저밀도 및 고밀도 칩이 본 발명에 사용하기 위해 고려된다. 예를 들어, "50K" SNP 칩은 약 50,000개의 SNP를 측정하고, 일반적으로 축산업에서 유전학적 장점 또는 게놈 추정 육종가(genomic estimated breeding value, GEBV)를 설정하는 데 사용된다. 본 발명의 특정 실시예에서, 다음의 SNP 칩 중 임의의 것이 사용될 수 있다: BovineSNP50 v1 BeadChip (Illumina), Bovine SNP v2 BeadChip (Illumina), Bovine 3K BeadChip (Illumina), Bovine LD BeadChip (Illumina), Bovine HD BeadChip (Illumina), GeneseekRTM Genomic ProfilerTM LD BeadChip, 또는 GeneseekRTM Genomic ProfilerTM HD BeadChip.
일 실시예에서, 동물 사이의 유전학적 유사성을 측정하기 위해 SNP 데이터를 기반으로 동물 사이의 유전학적 관련성이 계산된다. 이를 위해 각각의 고유한 동물 쌍 사이의 유전학적 관련성을 추정하는 매트릭스가 생성될 수 있다. 이 매트릭스는 공유 대립유전자(shared allele)의 수(count)를 기반으로 하고, 대립유전자의 희귀성(rareness)에 의해 가중치가 부여된다.
Figure pct00001
상기 식에서, Ajk는 동물 j와 k 사이의 유전학적 관계 추정치(genetic relationship estimate)를 나타내고; xij와 xik는 각각 동물 j와 k의 참조 대립유전자(reference allele)의 수이고; pi는 개체군에서 참조 대립유전자의 비율이고; n은 관련성 추정(relatedness estimation)에 사용된 SNP의 총 수이다.
일 실시예에서, 유의한 유전성 성분(heritable component)을 나타내는 미생물 또는 OTU는 이들의 유전 가능성 추정치가 >0.01이고 P 값이 <0.1인 경우에 그러한 것으로 간주된다. 신뢰 수준(confidence level)은 시험의 엄격함에 따라 증가하거나 감소할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어 또 다른 실시예에서, 유의한 유전성 성분을 나타내는 미생물은 이들의 유전 가능성 추정치가 >0.01이고 P 값이 <0.05인 경우에 그러한 것으로 간주된다. 본 발명자들이 고려한 다른 고려된 유전 가능성 추정치는, >0.02 및 P 값 <0.1, >0.03 및 P 값 <0.1, >0.04 및 P 값 <0.1, >0.05 및 P 값 <0.1, >0.06 및 P 값 <0.1, >0.07 및 P 값 <0.1, >0.08 및 P 값 <0.1, >0.09 및 P 값 <0.1, >0.1 및 P 값 <0.1, >0.2 및 P 값 <0.1, >0.3 및 P 값 <0.1, >0.4 및 P 값 <0.1, >0.5 및 P 값 <0.1, >0.6 및 P 값 <0.1, >0.7 및 P 값 <0.1, >0.8 및 P 값 <0.1을 포함한다.
본 발명자들이 고려한 다른 고려된 유전 가능성 추정치는, >0.02 및 P 값 <0.05, >0.03 및 P 값 <0.05, >0.04 및 P 값 <0.05, >0.05 및 P 값 <0.05, >0.06 및 P 값 <0.05, >0.07 및 P 값 <0.05, >0.08 및 P 값 <0.05, >0.09 및 P 값 0.05, >0.1 및 P 값 0.05, >0.2 및 P 값 0.05, >0.3 및 P 값 0.05, >0.4 및 P 값 0.05, >0.5 및 P 값 0.05, >0.6 및 P 값 0.05, >0.7 및 P 값 0.05, >0.8 및 P 값 0.05를 포함한다.
특정 실시예에 따르면, 유전 가능성 추정치는 >0.7이고 P 값은 <0.05이다.
분석의 신뢰도를 높이기 위해, 유전 가능성 분석은 유전자형 하위 집합 중 적어도 20%, 25%, 30%, 40%, 50% 또는 그 이상으로 존재하는 박테리아 분류군으로 독점적으로 제한될 수 있다. 또한, 각 박테리아 분류군에 대한 유전 가능성 분석은 여러 번, 예를 들어, 많은 다양한 샘플링 날짜(예를 들어, 2일, 3일, 4일, 5일 또는 그 이상)에 수행될 수 있다. 모든 개별 샘플링 날짜에 유의한 유전성 성분(예를 들어, 유전 가능성 추정치 >0.7 및 p 값 <0.05)을 나타내는 박테리아 분류군만이 유전성인 것으로 간주될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 "OTU"라는 용어는, 계통수(phylogenetic tree)에서 정엽(terminal leaf)을 나타내고, 핵산 서열, 예를 들어, 전체 게놈 또는 특정 유전학적 서열, 및 종의 수준에서 이 핵산 서열과 서열 동일성을 공유하는 모든 서열에 의해 정의된다. 일부 실시예에서, 특정 유전학적 서열은 16S 서열 또는 16S 서열의 일부일 수 있다. 다른 실시예에서, 두 엔티티(entity)의 전체 게놈이 시퀀싱되고 비교된다. 또 다른 실시예에서, 다좌위 서열 태그(multilocus sequence tag, MLST), 특정 유전자 또는 유전자 세트와 같은 선택 영역이 유전학적으로 비교될 수 있다. 16S 실시예에서, 전체 16S 또는 16S의 일부 가변 영역에 걸쳐 97% 초과 평균 뉴클레오티드 동일성을 공유하는 OTU는 동일한 OTU로 간주된다. 예를 들어, Claesson et al., 2010. Comparison of two next-generation sequencing technologies for resolving highly complex microbiota composition using tandem variable 16S rRNA gene regions. Nucleic Acids Res 38: e200. Konstantinidis et al., 2006. The bacterial species definition in the genomic era. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361: 1929-1940을 참조한다. 완전한 게놈을 수반하는 실시예에서, MLST, 16S 이외의 특정 유전자 또는 95% 초과 평균 뉴클레오티드 동일성을 공유하는 유전자 OTU 세트는 동일한 OTU로 간주된다. 예를 들어, Achtman and Wagner. 2008. Microbial diversity and the genetic nature of microbial species. Nat. Rev. Microbiol. 6: 431-440; Konstantinidis et al., 2006, supra. The bacterial species definition in the genomic era. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361: 1929-1940을 참조한다. OTU는 유기체 간의 서열을 비교하여 정의할 수 있다. 일반적으로, 95% 미만의 서열 동일성을 갖는 서열은 동일한 OTU의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않는다. OTU는 또한 뉴클레오티드 마커 또는 유전자의 임의의 조합, 특히 고도로 보존된 유전자(highly conserved gene)(예를 들어, "하우스 키핑(house-keeping)" 유전자) 또는 이들의 조합을 특징으로 할 수 있다. 이러한 특성화는, 예를 들어, WGS 데이터 또는 전체 게놈 서열(whole genome sequence)을 사용한다. 본원에 사용된 바와 같이, 박테리아의 "유형(type)"은 균주, 종, 클레이드(clade), 또는 과(family)의 수준에 있을 수 있는 OTU를 나타낸다.
본 발명은 상술한 복수의 OTU를 분석하는 것을 추가로 고려한다. 따라서, 적어도 하나의 OTU, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 적어도 9개, 적어도 10개, 적어도 11개, 적어도 12개, 적어도 13개, 적어도 14개, 적어도 15개 또는 상술한 OTU 모두가 분석된다.
동물이 바람직한 표현형과 상관관계가 있는 충분한 양의 유전성 미생물을 갖는 것으로 분류되면, 동물이 선택되고(예를 들어, 무리의 나머지로부터 분리) 그 표현형을 갖는 것으로 분류될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 일 실시예에 따르면, 동물은 이 표현형을 포함하는 것이 분명하도록 표시가 되었다(branded).
바람직한 표현형을 갖는 특정 동물을 선택하는 것뿐만 아니라, 본 발명자들은 또한 바람직한 표현형을 갖지 않는 무리로부터 동물을 제거{예를 들어, 도태(culling)}하는 것을 고려한다. 동물은 바람직하지 않은 표현형을 갖는 것으로 표시가 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 무리에서 바람직한 표현형을 갖는 동물의 백분율이 최대이고/이거나 무리에서 바람직하지 않은 표현형을 갖는 동물의 백분율은 최소가 되도록 하는 무리를 관리하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 바람직한 형질을 갖는 것으로 간주된 동물이 번식을 위한 후보로서 선택된다. 따라서, 동물은 자연 교미, 인공 수정 또는 시험관 수정을 위한 배우자 공여체(gamete donor)로 적합하다고 간주될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본원에 기술된 방법에 따라 선택된 암컷 반추 동물을 수컷 반추 동물의 정액으로 수정하여 반추 동물을 번식시키는 단계를 포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 수컷 반추 동물도 본원에 기술된 바와 같이 선택되었다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 암컷 반추 동물을 본원에 상술한 바와 같이 선택된 수컷 반추 동물의 정액으로 수정하여 반추 동물을 번식시키는 단계를 포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법이 제공된다.
한 마리 이상의 황소를 암소로 번식시키는 것은 바람직하게는 인공 수정에 의해 이루어지지만, 대안적으로는 자연 수정에 의해 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 암컷 반추 동물도 본원에 기술된 바와 같이 선택되었다.
본 발명자들은 반추위 마이크로바이옴에서 추가적인 유전성 박테리아를 밝혀내었다. 유전성 박테리아는 표 3에 요약되어 있다. 이들 유전성 박테리아 중 하나를 함유하는 반추위 마이크로바이옴이 있는 동물을 번식시킴으로써, 해당 동물의 새끼(offspring)가 이들의 반추위 마이크로바이옴에 해당 박테리아를 또한 함유하도록 하는 것이 가능하다. 유전성 박테리아가 특정 형질과 관련되어 있는 경우(표 1 참조), 이러한 유전성 박테리아 및 관련 형질 중 하나를 함유하는 반추위 마이크로바이옴을 갖는 동물을 번식시킴으로써, 해당 동물의 새끼도 이들의 반추위 마이크로바이옴에 해당 박테리아를 함유하고, 이에 따라 해당 형질도 함유하도록 하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 반추 동물의 수컷과 암컷을 번식시켜 원하는 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 단계를 포함하는, 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 방법이 제공되고, 여기서 상기 수컷 및/또는 상기 암컷 반추 동물 중 어느 한 쪽의 반추위 마이크로바이옴은 미리 결정된 수준 이상으로 표 3에 제시된 바와 같은 OTU를 갖는 유전성 미생물을 포함한다.
본원에 상술한 바와 같이, 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 특정 동물을 선택하는 것뿐만 아니라, 본 발명자들은 또한 바람직한 마이크로바이옴을 갖지 않는 무리로부터 동물을 제거(예를 들어, 도태)하는 것을 고려한다. 따라서, 본 발명은 무리에서 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 동물의 백분율이 최대이고/이거나 무리에서 바람직하지 않은 마이크로바이옴을 갖는 동물의 백분율이 최소가 되도록 무리를 관리하는 데 사용될 수 있다.
본 발명자들은 또한 형질과 관련된 수많은 박테리아를 밝혀내었다. 따라서, 본 발명자들은 반추 동물의 반추위 마이크로바이옴을 변경함으로써 반추 동물의 형질을 지시하는 것을 제안한다.
본 발명의 이러한 양상에 따르면, 바람직한 마이크로바이옴은 유전성 박테리아를 포함하는 마이크로바이옴이다. 따라서, 본 발명자들은 유전성 박테리아 자체가 유전 형질로 간주될 수 있다고 생각한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 표 2에 제시된 조작 분류 단위(OTU)를 갖고 SEQ ID NOs: 38-50 및 314-615에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 적어도 하나의 미생물을 포함하는 미생물 조성물을 반추 동물에게 제공해서 반추 동물의 형질을 변경하는 단계를 포함하는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법이 제공되고, 여기서 미생물 조성물은 반추 동물의 마이크로바이옴을 포함하지 않고, 형질은 표 2에 제시된 바와 같은 상기 적어도 하나의 미생물에 해당하는 형질이다.
특정 실시예에 따르면, 박테리아는 SEQ ID NOs: 38-50 및 314-615에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 것이다.
일 실시예에서, 미생물 조성물은 표 2에 언급된 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 적어도 9개, 적어도 10개, 적어도 11개, 적어도 12개, 적어도 13개, 적어도 14개, 적어도 15개, 적어도 16개, 적어도 17개, 적어도 18개, 적어도 19개, 적어도 20개 또는 그 이상의 미생물 종을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 이러한 양상의 미생물 조성물은 적어도 2개의 미생물 종을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 이러한 양상의 미생물 조성물은 100개 미만의 미생물 종, 50개 미만의 미생물 종, 40개 미만의 미생물 종, 30개 미만의 미생물 종을 포함한다. 미생물 종의 예시적인 범위는 2~100개, 2~50개, 2~25개, 2~20개, 2~15개, 2~10개를 포함한다.
미생물 조성물은 에너지 효율이 높은 동물의 마이크로바이오타 샘플로부터 직접 유래될 수 있다. 대안적으로, 미생물 조성물은 공지된 양의 상이한 미생물을 첨가함으로써 인공적으로 생성될 수 있다. 동물의 마이크로바이오타 샘플로부터 유래된 미생물 조성물은 특정한 종의 양을 증가시킴으로써(예를 들어, 특정한 종의 양을 증가/또는 고갈시키는) 투여 전에 조작될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 또 다른 실시예에서, 미생물 조성물은 미생물 종과 이 안에 포함된 분류군 사이의 상대적인 균형을 변경하는 역할을 하는 어떠한 방식으로도 처리되지 않는다. 일부 실시예에서, 미생물 조성물은 투여 전에 공지된 배양 방법을 사용하여 생체외(ex vivo) 확장된다. 다른 실시예에서, 미생물 조성물은 투여 전에 생체외 확장되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 분변 물질로부터 유래되지 않는다.
또 다른 실시예에 따르면, 미생물 조성물은 분변 물질(예를 들어, 섬유)이 없다(또는 미량만 포함한다).
투여 전에, 동물은 자연적으로 발생하는 반추위 마이크로바이옴의 수를 감소시키는 작용제로 전처리될 수 있다{예를 들어, 항생제 처리(antibiotic treatment)에 의해}. 특정 실시예에 따르면, 이 처리는 자연적으로 발생하는 반추위 마이크로플로라를 적어도 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 심지어 90%까지 상당히 제거한다.
동물의 반추위 마이크로바이옴에서 상술한 박테리아 개체군을 증가시키는 것뿐만 아니라, 본 발명자들은 상응하는 형질을 변경하기 위해 본원 아래 표 2에 제시된 박테리아 종 중 어느 하나를 감소시키는 것을 추가로 고려한다.
특정 실시예에 따르면, 박테리아는 SEQ ID NOs: 1-37 및 51-313에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 박테리아의 존재비를 감소시키는 작용제는 항생제가 아니다.
다른 실시예에 따르면, 박테리아의 존재비를 감소시키는 작용제는 항균 펩티드(antimicrobial peptide)이다.
또 다른 실시예에 따르면, 박테리아의 존재비를 감소시키는 작용제는 박테리오파지(bacteriophage)이다.
또 다른 실시예에 따르면, 박테리아의 존재비를 감소시키는 작용제는 본원에 아래에 기술된 박테리아 종의 적어도 하나의 필수 유전자를 하향조절할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 본 발명자들은 필수 유전자를 하향조절하기 위해 징크 핑거 뉴클레아제(Zinc finger nuclease, ZFN), 전사 활성화 인자 유사 이펙터 뉴클레아제(transcription-activator like effector nuclease, TALEN) 및 CRISPR/Cas 시스템과 같은 메가뉴클레아제(meganuclease)의 사용을 고려한다.
CRISPR-Cas 시스템 - 많은 박테리아와 고세균(archaea)은 침입하는 파지(phage)와 플라스미드(plasmid)의 핵산을 분해할 수 있는 내인성 RNA 기반 적응 면역 시스템(adaptive immune system)를 포함한다. 이러한 시스템은 RNA 성분을 생성하는 클러스터링된 규칙적 간격의 짧은 회문 반복부(clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR) 유전자와 단백질 성분을 암호화하는 CRISPR 관련(Cas) 유전자로 이루어진다. CRISPR RNA(crRNA)는 특정 바이러스 및 플라스미드에 대한 짧은 거리의 상동성을 포함하고, Cas 뉴클레아제가 해당 병원체(pathogen)의 상보적 핵산을 분해하도록 지시하는 가이드로서 작용한다. 화농성연쇄상구균(Streptococcus pyogenes)의 II형 CRISPR/Cas 시스템에 대한 연구는, 다음 세 가지 성분이 RNA/단백질 복합체(protein complex)를 형성하고 이들은 함께 서열 특이적 뉴클레아제 활성에 충분하다는 것을 보여주었다: Cas9 뉴클레아제, 표적 서열에 대한 상동성의 20개 염기쌍을 함유하는 crRNA, 및 트랜스-활성화 crRNA(tracrRNA)(Jinek et al. Science (2012) 337 : 816-821.). crRNA와 tracrRNA 간의 융합으로 구성된 합성 키메라 가이드(synthetic chimeric guide) RNA(gRNA)가 시험관 내에서 crRNA에 상보적인 DNA 표적을 절단하도록 Cas9를 지시할 수 있는 것으로 추가 입증되었다. 또한, 합성 gRNA와 함께 Cas9의 일시적인 발현을 사용하여 여러가지 다양한 종에서 표적화된 이중 가닥 브레이크(double-stranded brake)를 생성할 수 있는 것으로 입증되었다(Cho et al., 2013; Cong et al., 2013; DiCarlo et al., 2013; Hwang et al., 2013a,b; Jinek et al., 2013; Mali et al., 2013).
게놈 편집(genome editing)을 위한 CRIPSR/Cas 시스템은 두 가지 변별 성분인 gRNA와 엔도뉴클레아제, 예를 들어, Cas9를 함유한다.
gRNA는 일반적으로 단일 키메라 전사체에서 crRNA를 Cas9 뉴클레아제(tracrRNA)에 연결하는 내인성 박테리아 RNA와 표적 상동 서열(crRNA)의 조합을 암호화하는 20개 뉴클레오티드 서열이다. gRNA/Cas9 복합체는 gRNA 서열과 보완체(complement) 게놈 DNA 사이의 염기쌍 형성(base-pairing)에 의해 표적 서열에 들어간다. Cas9의 성공적인 결합을 위해, 게놈 표적 서열은 표적 서열 바로 뒤에 정확한 프로토스페이서 인접 모티프(Protospacer Adjacent Motif, PAM) 서열을 또한 포함해야 한다. gRNA/Cas9 복합체의 결합은 Cas9가 DNA의 양쪽 가닥을 모두 절단해서 이중 가닥 파손(double-strand break)을 일으킬 수 있도록 Cas9를 게놈 표적 서열에 국소화한다. ZFN 및 TALEN과 마찬가지로, CRISPR/Cas에 의해 생성된 이중 가닥 파손은 상동 재조합 또는 NHEJ를 거칠 수 있다.
Cas9 뉴클레아제에는 RuvC와 HNH의 두 가지 기능적 도메인(functional domain)이 있고, 이들 각각은 상이한 DNA 가닥을 절단한다. 이들 도메인 양쪽 모두가 활동성이면, Cas9는 게놈 DNA에서 이중 가닥 파손을 일으킨다.
CRISPR/Cas의 중요한 이점은 합성 gRNA를 쉽게 생성하는 능력과 결합된 이 시스템의 높은 효율성으로 인해 다수의 유전자를 동시에 표적화할 수 있다는 것이다. 또한, 돌연변이를 지닌 대부분의 세포는 표적화된 유전자에 이대립인자성 돌연변이(biallelic mutation)를 나타낸다.
그러나 gRNA 서열과 게놈 DNA 표적 서열 사이의 염기쌍 형성 상호작용의 명백한 유연성으로 인해 표적 서열에 대한 불완전한 일치가 Cas9에 의해 절단될 수 있다.
RuvC- 또는 HNH- 중 하나의 단일 비활성 촉매 도메인을 포함하는 Cas9 효소의 변형된 버전은 '닉카제(nickase)'로 불린다. 활성 뉴클레아제 도메인이 하나만 있는 경우, Cas9 닉카제는 표적 DNA의 한 가닥만 절단하여 단일 가닥 파손 또는 '닉(nick)'을 생성한다. 단일 가닥 파손 또는 닉은 일반적으로 온전한 상보적 DNA 가닥을 주형(template)으로 사용하여 HDR 경로를 통해 신속하게 복구된다. 그러나 Cas9 닉카제에 의해 도입된 두 개의 인접한 대향 가닥 닉은 흔히 '이중 닉(double nick)' CRISPR 시스템이라고 하는 이중 가닥 파손으로서 처리된다. 이중 닉은 유전자 표적에 대한 원하는 효과에 따라 NHEJ 또는 HDR에 의해 복구될 수 있다. 따라서, 특이성 및 감소된 비표적 효과(off-target effect)가 중요한 경우, Cas9 닉카제를 사용하여 게놈 DNA의 대향 가닥 위에 있고 가까이 인접한 표적 서열을 갖는 두 개의 gRNA를 설계하여 이중 닉을 생성하면, gRNA 단독으로는 게놈 DNA를 변화시키지 않을 닉이 생성될 것이므로 비표적 효과가 감소할 것이다.
두 개의 비활성 촉매 도메인{죽은(dead) Cas9, 또는 dCas9}을 포함하는 Cas9 효소의 변형된 버전은 뉴클레아제 활성이 없지만, gRNA 특이성을 기반으로 DNA에 결합할 수 있다. dCas9는 알려진 조절 도메인(regulatory domain)에 비활성 효소를 융합하여 유전자 발현을 활성화하거나 억제하는 DNA 전사 조절인자(transcriptional regulator)를 위한 플랫폼으로서 활용될 수 있다. 예를 들어, 게놈 DNA의 표적 서열에 대한 dCas9 단독 결합은 유전자 전사를 방해할 수 있다.
Feng Zhang 연구실의 Target Finder, Michael Boutros 연구실의 Target Finder(E-CRISP), RGEN Tools: Cas-OFFinder, CasFinder: 게놈에서 특정 Cas9 표적을 확인하기 위한 유연한 알고리즘, 및 CRISPR Optimal Target Finder와 같이, 다양한 종의 다양한 유전자에 대해 생물정보학적으로 결정된 고유한 gRNA 목록뿐만 아니라 표적 서열을 선택 및/또는 설계하는 데 도움이 되는 공개적으로 사용 가능한 도구(tool)가 많이 있다.
CRISPR 시스템을 사용하기 위해서는, gRNA와 Cas9가 모두 표적 세포에서 발현되어야 한다. 삽입 벡터(insertion vector)는 단일 플라스미드에 양쪽 카세트(cassette)를 모두 포함할 수 있거나, 카세트는 두 개의 개별 플라스미드에서 발현된다. CRISPR 플라스미드는 Addgene의 px330 플라스미드와 같이 상업적으로 입수 가능하다.
본원에 기술된 조성물(예를 들어, 미생물 조성물)은 그 자체로{예를 들어, 카테터(catheter) 또는 주사기(syringe)를 사용하여} 투여될 수 있거나, 동물의 사료(예를 들어, 사료 첨가제로서) 또는 동물의 식수로서 함께 투여될 수 있다.
이들 반추 동물은 이들의 수명 동안 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 언제라도 임의의 양만큼 공급받을 수 있다. 즉, 반추 동물은 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 그것만으로 또는 다른 사료를 포함하는 식이(diet)의 일부로서 공급받을 수 있다. 더욱이, 반추 동물은 그 일생 동안 언제라도 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 공급받을 수 있다. 반추 동물은 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 연속적으로, 규칙적인 간격으로, 또는 간헐적으로 공급받을 수 있다. 반추 동물은 동물의 수명에서 임의의 시간 동안 반추동물의 식이에서 사료의 전부, 대부분, 또는 소수를 차지하도록 하는 양으로 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 공급받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반추 동물은 동물의 일생의 상당 부분 동안 동물의 식이에서 사료의 대부분을 차지하도록 하는 양으로 본 발명의 사료 첨가제 조성물을 공급받을 수 있다.
본 발명의 사료 첨가제와 함께 제공될 수 있는 추가적인 반추위 활성 사료 첨가제의 예는 완충제, 발효액즙(fermentation solubles), 에센셜 오일, 표면 활성제, 모넨신 나트륨(monensin sodium), 유기산 및 보조 효소를 포함한다.
EP085805, EP1742728 A1, WO2006100308 A2 및 US 8,449,916에 개시된 것을 포함하는 이 기술분야에 공지된 방법을 사용하여 나노입자 또는 마이크로입자에 미생물을 캡슐화하는 것이 또한 고려되고, 이들 내용은 참조로 포함된다.
조성물은 경구, 직장, 또는 미생물이 동물의 반추위에 도달하도록 하는 동물에게 유익한 임의의 다른 방식으로 투여될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 이러한 사료 첨가제 조성물을 반추 동물에게 공급함으로써 반추 동물을 키우는(raising) 신규한 공정을 제공한다.
본원에 사용된 바와 같이 "약"이라는 용어는 ±10%를 나타낸다.
"포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "갖는"이라는 용어와 이들의 동근어는 "~을 포함하지만, 이에 제한되지 않는"을 의미한다.
"~로 이루어지는(consisting of)"이라는 용어는 "~을 포함하고 이에 제한되는"을 의미한다.
"~로 필수 구성된(consisting essentially of)"이라는 용어는 조성물, 방법 또는 구조가 추가 성분, 단계 및/또는 부분을 포함할 수 있지만, 추가 성분, 단계 및/또는 부분이 청구된 조성물, 방법 또는 구조의 기본적이고 신규한 특성을 실질적으로 변경하지 않는 경우에만 포함할 수 있음을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 본 문맥이 분명하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 예를 들어, "화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물"이라는 용어는 이들의 혼합물을 포함하는 복수의 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐, 본 발명의 다양한 실시예는 범위 형식으로 제공될 수 있다. 범위 형식의 설명은 단지 편의와 간결함을 위한 것이고 본 발명의 범위에 대한 유연성이 없는 제한으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 범위에 대한 설명은 가능한 모든 하위 범위뿐만 아니라 해당 범위 내의 개별 수치를 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 6과 같은 범위의 설명은 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등과 같은 하위 범위뿐만 아니라, 해당 범위 내의 개별 숫자, 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 폭에 관계 없이 적용된다.
수치 범위가 본원에 표시될 때마다, 표시된 범위 내에 임의의 인용된 숫자(분수 또는 정수)를 포함하는 것을 의미한다. 제1 표시 숫자와 제2 표시 숫자 "사이의 범위인/범위이다" 및 제1 표시 숫자에서 제2 표시 숫자 "범위인/범위이다"라는 문구는 본원에서 교환 가능하게 사용되고, 제1 및 제2 표시 숫자와 그 사이의 모든 분수와 정수를 포함하는 것을 의미한다
본원에 사용된 바와 같이, "방법"이라는 용어는, 화학, 약리학, 생물학, 생화학 및 의학 분야의 실무자에 의해 공지된 방식, 수단, 기술 및 절차에 알려져 있거나 이들로부터 쉽게 개발되는 이러한 방식, 수단, 기술 및 절차를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 주어진 작업을 수행하기 위한 방식, 수단, 기술 및 절차를 나타낸다.
명료함을 위해 별도 실시예의 문맥에서 기술되는 본 발명의 특정 특징은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 반대로, 간결함을 위해 단일 실시예의 문맥에서 기술되는 본 발명의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 또는 본 발명의 임의의 다른 기술된 실시예에서 적합하게 또한 제공될 수 있다. 다양한 실시예의 문맥에서 기술된 특정한 특징은 실시예가 이러한 요소 없이 작동하지 않는 경우가 아니면 이러한 실시예의 필수적인 특징으로 간주되어서는 안 된다.
위에 기술되고 아래 청구범위 섹션에서 청구된 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예 및 양상은 다음 예에서 실험적인 뒷받침을 발견한다.
이제 위의 설명과 함께 비제한적인 방식으로 본 발명의 일부 실시예를 예시하는 다음 예를 참조한다.
일반적으로, 본원에 사용된 명명법과 본 발명에서 사용된 실험실 절차는 분자, 생화학, 미생물학 및 재조합 DNA 기술을 포함한다. 이러한 기술은 문헌에 충분히 설명되어 있다. 예를 들어, "Molecular Cloning: A laboratory Manual" Sambrook et al., (1989); "Current Protocols in Molecular Biology" Volumes I-III Ausubel, R. M., ed. (1994); Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons, Baltimore, Maryland (1989); Perbal, "A Practical Guide to Molecular Cloning", John Wiley & Sons, New York (1988); Watson et al., "Recombinant DNA", Scientific American Books, New York; Birren et al. (eds) "Genome Analysis: A Laboratory Manual Series", Vols. 1-4, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1998); 미국 특허 번호 4,666,828; 4,683,202; 4,801,531; 5,192,659 및 5,272,057에 제시된 바와 같은 방법론(methodology); "Cell Biology: A Laboratory Handbook", Volumes I-III Cellis, J. E., ed. (1994); "Culture of Animal Cells - A Manual of Basic Technique" by Freshney, Wiley-Liss, N. Y. (1994), Third Edition; "Current Protocols in Immunology" Volumes I-III Coligan J. E., ed. (1994); Stites et al. (eds), "Basic and Clinical Immunology" (8th Edition), Appleton & Lange, Norwalk, CT (1994); Mishell and Shiigi (eds), "Selected Methods in Cellular Immunology", W. H. Freeman and Co., New York (1980)을 참조하고; 사용 가능한 면역검정(immunoassay)은 특허 및 과학 문헌에 광범위하게 설명되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 번호 3,791,932; 3,839,153; 3,850,752; 3,850,578; 3,853,987; 3,867,517; 3,879,262; 3,901,654; 3,935,074; 3,984,533; 3,996,345; 4,034,074; 4,098,876; 4,879,219; 5,011,771 및 5,281,521; "Oligonucleotide Synthesis" Gait, M. J., ed. (1984); "Nucleic Acid Hybridization" Hames, B. D., and Higgins S. J., eds. (1985); "Transcription and Translation" Hames, B. D., and Higgins S. J., eds. (1984); "Animal Cell Culture" Freshney, R. I., ed. (1986); "Immobilized Cells and Enzymes" IRL Press, (1986); "A Practical Guide to Molecular Cloning" Perbal, B., (1984) and "Methods in Enzymology" Vol. 1-317, Academic Press; "PCR Protocols: A Guide To Methods And Applications", Academic Press, San Diego, CA (1990); Marshak et al., "Strategies for Protein Purification and Characterization - A Laboratory Course Manual" CSHL Press (1996)을 참조하고; 이들 모두는 본원에 완전히 제시된 것처럼 참조로 포함된다. 기타 일반 참조는 이 문서 전반에 제공된다. 이 안의 절차는 이 기술분야에 잘 알려진 것으로 여겨지고 독자의 편의를 위해 제공된다. 이 안에 포함된 모든 정보는 본원에 참조로 포함된다.
재료 및 방법
실험적 설계와 주제 세부사항
이 연구의 일차 목적은 동물 게놈을 수유 중인 젖소의 반추위 마이크로바이옴, 사료 효율, 및 메탄 배출과 관련시키는 것이었다. 처음에는 다음과 같은 연구 질문을 명시하였다: 숙주 유전학이 전체 마이크로바이옴 조성물에 상당한 효과를 미치는지와 어느 정도인지? 지리적 위치, 품종 및 식이 전반에서 반추위 마이크로바이옴은 얼마나 일관성이 있는지? 유전성 코어 반추위 마이크로바이옴이 발견되자 다음과 같은 추가 연구 질문이 생겼다: 유전성 반추위 미생물은 나머지 코어 반추위 미생물과 상호작용하는지? 유전성 미생물은 전체 미생물-숙주 표현형 상호작용 네트워크에 어떻게 통합되는지?
이 목적은 동물 물질대사, 소화 효율, 메탄과 질소 배출을 설명하는 표현형 데이터의 수집을 수반하는 관찰 연구에서 해결되었다. 분자 분석과 후속 통계 분석을 위해 반추위 소화물(rumen digesta)과 혈액 샘플을 수집하여 상관관계 및 유전학적 연관성을 확인하였다.
샘플 채취한 최종 개체군은 1016마리의 암소로, 임의의 개체 또는 샘플이 제외되어야 하는 경우에 근소한 차이(small margin)를 허용하였다.
동물 선택을 위한 예상 포함 기준(prospective inclusion criteria)은 암소가 산후 10주 내지 40주이여야 하고, 적어도 14일 동안 표준 식이를 받았으며, 현재 수유에 건강 문제가 없다는 것이었다. 예상 데이터 제외 기준은 누락된 샘플(missing sample)(예를 들어, 우유, 혈액, 반추위, 분변), 샘플 처리 문제(예를 들어, 부적절한 DNA 수율, 검정 문제, 실험실 사고), 및 믿을 수 없는 이상치(implausible outlier)였다. 통계적 이상치는 평균에서 3 표준 편차보다 큰 값으로 정의되었다. 모든 통계적 이상치를 조사하고 계산을 보정하거나 적절한 경우 검정을 반복하였다. 그렇지 않으면, 이상치는 믿을 수 없는 경우가 아니면 데이터 분석을 위해 유지되었다. 임의의 제외된 샘플에 대한 데이터는 생략되었지만, 개체에 대한 나머지 데이터는 유지되었다.
결함이 있는 샘플링 장치로 인해 6개의 우유 샘플이 누락되었고, 샘플 채취할 수 없었던 암소에서 1개의 혈액 샘플이 누락되었다. 실험실 분석 중에 2개의 반추위액(rumen fluid) 샘플이 손실되었다. 사료 섭취량(feed intake)에 대한 두 개의 추정치는 비정상적인 분변 알칸 값(fecal alkane value)으로 인해 믿을 수 없는 것으로 간주되었다(예상치의 200%).
동물 연구는 영국(UK), 이탈리아(IT), 스웨덴(SE) 및 핀란드(FI)의 4개 연구팀에 의해 수행되었다. 총 7개 농장에서 1,016마리의 암소를 샘플 채취하고, 관련 데이터를 수집하였다. 영국은 2개의 농장에서 409마리의 암소를 샘플 채취하고(UK1: N = 243, UK2: N = 164); 이탈리아는 3개 농장에서 409마리의 암소를 샘플 채취하고(IT1: N = 185, IT2: N = 176, IT3: N = 48); 스웨덴은 1개 농장에서 100마리의 암소를 샘플 채취하고(SE1); 핀란드는 1개 농장에서 100마리의 암소를 샘플 채취하였다(FI1).
생물학적 샘플의 기록 및 수집은 적어도 14일 동안 표준 식이를 받았던 각 암소에 대해 5일의 기간 동안 수행되었다. 1,016마리의 암소에 도달하기 위해, 세션(session)당 1 내지 40마리의 암소로 78개의 세션에서 26개월 동안 샘플링을 수행하였다. 기록 및 샘플링 당시, 모든 암소는 에너지 균형이 0에 가깝고 메탄 배출량(methane output)이 비교적 안정적일 때 확립된 수유 상태(산후 10주 내지 40주)에 있었다(26).
축사(housing) 및 사료 공급(feeding) 시스템:
샘플링 기간 동안 암소가 개별 스탠딩(individual standing)에 수용되었던 핀란드를 제외하고 모든 농장의 암소는 방사식 우사(loose housing barn)에 집단 수용되었다. 환경 변화를 최소화하기 위해 모든 암소는 농장 내에서 표준화된 식이를 제공받고, 즉, 농장의 모든 암소는 임의의 샘플링 기간에 동일한 식이를 공급받고, 여물 묶음(batches of forage)이 바뀌었을 때 식이 배합(diet formulation)에 대한 모든 변화는 샘플링이 시작되기 적어도 14일 전에 이루어졌다. 식이는 영국과 이탈리아에서는 옥수수 사일리지(maize silage), 목초 사일리지(grass silage) 또는 목건초(grass hay), 및 농축물을 기반으로 하고, 스웨덴과 핀란드에서는 목초 사일리지와 농축물을 기반으로 하였다. 식이는 이탈리아, 스웨덴 및 핀란드에서는 무제한(ad libitum) 완전 배합 사료(total-mixed rations, TMR)로서 공급되었고, 영국에서는 로봇식 착유(robotic milking) 동안 무제한의 부분 혼합 사료(partial-mixed rations, PMR)와 농축물로서 공급되었다. PMR과 TMR은 영국과 이탈리아에서는 사료 울타리(feed fence)를 따라 전달되었고, TMR은 스웨덴과 핀란드에서는 개별 사료 통(feed bin) 안으로 전달되었다.
우유 및 체중 기록:
착유량은 각 암소에 대해 계산된 모든 착유 및 하루 평균치(daily mean)에서 기록되었다. 암소는 이탈리아와 스웨덴에서는 헤링본 팔러(herringbone parlor)에서 하루에 두 번, 핀란드에서는 이들의 개별 스탠딩에서 하루에 두 번, 영국에서는 하루에 평균 2.85회 자동 착유기(automatic milking station)(Lely Astronaut A3, Lely UK Ltd., St Neots, UK)에서 착유되었다.
우유 샘플은 샘플링 기간 동안 4번의 착유에서 각 암소로부터 수집되고, 브로노폴(bronopol)과 나타마이신(natamycin)(D & F Control Systems Inc, San Ramon CA) 또는 브로노폴(Valio Ltd., Finland)을 함유하는 브로드 스펙트럼 마이크로탭스 II(broad spectrum microtabs II)로 보존되었으며, 분석될 때까지 4℃에서 저장되었다. 우유 샘플은 중적외선 기기(mid-infrared instrument)(Foss Milkoscan, Foss, Denmark, 또는 이와 유사한 것)를 사용하여 지방, 단백질, 락토오스 및 요소(urea) 농도에 대해 분석되었다. 우유 성분의 평균 농도는 저녁 착유와 아침 착유로부터의 각 착유량에 비례해서 농도에 가중치를 줌으로써 계산되었다.
체중은 각 샘플링 기간 동안 세 번(스웨덴) 또는 두 번(이탈리아, 핀란드) 기록되고, 영국에서는 각 착유 시에 자동으로 기록되었다. 평균 체중은 각 암소에 대해 계산되었다.
사료 섭취량 측정 및 추정
스웨덴에서는 조사료 섭취량 제어(Roughage Intake Control, RIC) 사료 공급기(feeder)(Insentec B. V., Marknesse, The Netherlands)를 사용하여 각 샘플링 기간 동안 매일 사료 섭취량이 개별적으로 기록되고, 핀란드에서는 수동으로 기록되었다. 사료 섭취량은 영국과 이탈리아에서는 사료와 분변의 소화할 수 없는 마커(알칸)를 사용하여 추정되었다(27). 알칸(C30과 C32)은 영국에서는 착유하는 동안 공급된 농축물을 통해 투여되고, 이탈리아에서는 사료 공급 동안 암소를 록킹 헤드 요크(locking head yoke)로 구속하면서 볼루스 건(bolus gun)을 통해 투여되었다. 사료 섭취량을 추정하기 위한 알칸 방법(alkane method)의 검증은, RIC 사료 공급기(Fullwood Ltd., Ellesmere, UK)를 통해 영국에서 50마리 암소의 개별 사료 섭취량을 동시에 직접 측정하고, 이 방법을 이탈리아에서 연구 무리의 개별적으로 사료 공급된 암소에 적용함으로써 제공되었다(28).
반추위 샘플의 수집
반추위액을 샘플링하는 방법은 모든 센터에서 표준화되었고, 소를 위해 특별히 설계된 반추위 프로브(Ruminator; profs-products.com)를 사용하는 단계를 수반하였다. 이 프로브는 강화 가요성 파이프에 부착된 다공 황동 실린더(perforated brass cylinder), 흡입 펌프 및 수집 용기를 포함한다. 황동 실린더를 암소의 입 뒤쪽으로 부드럽게 밀고, 반추위에 정확하게 위치해 있음을 나타내는 파이프의 링까지 장치를 삼킬 때까지 부드러운 압력을 가하였다. 반추위액의 맨 처음 1 리터는 타액 오염을 피하기 위해 버리고, 다음 0.5 리터를 샘플링에 사용하였다. 장치는 암소 사이에 수돗물로 철저히 씻었다.
반추위액 샘플은 아침에 암소에게 사료를 전달한 후 2시간 내지 5시간의 샘플링 기간 동안 하루에 수집하였다. 모든 샘플에 대해, 반추위액의 pH를 즉시 기록하였다. 소용돌이를 일으킨 후, 각 1 ml의 4개의 분취량(aliquot)을 동결 방지 튜브(2 ml 용량)에 피펫으로 옮기고, 액체 질소 또는 드라이 아이스로 즉시 동결하고, -80℃에서 저장하고, 샘플링 날짜로부터 1개월 이내에 동결 건조시켰다. 2.5 mL의 4개의 추가 분취량을 VFA 및 암모니아-N 분석을 위해 0.5 mL의 25% 메타인산과 함께 원심분리기 튜브에 피펫으로 옮기고, 1000 g에서 3분 동안 원심분리하고, 상청액을 새로운 튜브로 옮겼다. 튜브를 밀봉하고 실험실 분석까지 -20℃에서 동결시켰다.
반추위 휘발성 지방산 측정
휘발성 지방산 농도는 플레인 방법(method of Playne)을 사용하여 기체 크로마토그래피에 의해 결정되었다(29). 암모니아-N 농도는 효소 자외선 방법(enzymatic ultraviolet method)(예를 들어, Randox Laboratories Ltd, Crumlin, UK)을 사용하는 임상 화학 자동분석기(Clinical Chemistry Autoanalyzer)로 측광 시험(photometric test)에 의해 결정되었다.
DNA 추출
총 게놈 DNA는 Yu and Morrison에 따라 1 ml의 동결 건조된 반추위 샘플로부터 분리되었다(30). 이 방법은 비드 비팅(bead beating)을 QIAamp DNA Stool Mini Kit(Qiagen, Hilden, Germany)의 칼럼 여과 단계와 결합한다.
앰플리콘 시퀀싱
박테리아 및 고세균 16S rRNA 유전자, 섬모충 원생동물(ciliate protozoal) 18S rRNA 유전자 및 진균 ITS1 유전자의 PCR 증폭을 위한 프라이머는 ecoPrimers(31), OBITools 소프트웨어 제품군(32) 및 젠뱅크(GenBank)에 저장된 서열에서 생성된 데이터베이스를 사용하여 인실리코(in silico) 설계되었다. 각 샘플에 대해 PCR 증폭은 이중으로 수행되었다. 각 PCR 복제물(duplicate)에 고유한 8개 뉴클레오티드 태그(eight-nucleotide tag)는 프라이머 서열에 부착되어, 시퀀싱을 위한 모든 PCR 생성물의 풀링(pooling) 및 이들 각각의 샘플에 대한 서열 리드(sequence read)의 후속 할당을 가능하게 하였다. PCR 앰플리콘은 동일한 부피로 조합되고, QIAquick PCR 정제 키트(Qiagen, Germany)를 사용하여 정제되었다. 단지 5개의 PCR 사이클이 있는 표준 프로토콜을 사용하여 라이브러리(library)를 제조한 후, Illumina(Fasteris, SA, Geneva, Switzerland)의 MiSeq 기술을 사용하여 앰플리콘을 시퀀싱하고, 이는 Illumina의 HiSeq 기술로 시퀀싱되어 100개의 염기 쌍 말단 리드를 생성하는 고세균 마커를 제외하고는 모든 마커에 대해 250개의 염기 쌍 말단 리드를 생성하였다.
메탄 및 CO 2 배출 측정
메탄은 영국에서 착유하는 동안(33) 또는 암소가 이탈리아와 스웨덴에서 바이트 스테이션(bait station)(GreenFeed)을 방문하였을 때(34) 호흡 샘플링(breath sampling)을 사용하여 측정되었다. 메탄은 5일 동안 호흡 챔버(respiration chamber)에 암소를 수용하여 핀란드에서 측정되었다(35). 이산화탄소는 이탈리아, 스웨덴 및 핀란드에서 메탄과 동시에 측정되었다.
혈액 샘플링 및 분석
경정맥 천자(jugular venipuncture)를 사용하여 반추위 샘플링과 동시에 혈액 샘플을 수집하고 진공 튜브(Vacutainer) 안으로 수집하였다. 항응고제로서 리튬 헤파린 또는 Na-EDTA를 함유하는 하나의 튜브를 대사 매개변수(metabolic parameter)를 위해 수집하고, 시트르산나트륨을 함유하는 두 개의 튜브를 유전자형 분석을 위해 수집하였다. 수집한 뒤에 튜브를 8~10번 부드럽게 뒤집어서 최적의 첨가제 활성을 보장하고 응고(clotting)를 방지하였다. 수집 후 즉시 튜브를 냉장고 안의 냉수 또는 얼음과 물의 혼합물에 넣어서 2~8℃에서 냉각하였다. 대사 매개변수를 위해 수집된 튜브를 10~15분 동안 원심분리하고(4℃에서 3500 g), 얻어진 혈장을 4개의 분취량으로 나누었다. 유전자형 분석을 위해 수집된 혈액 샘플은 원심분리하지 않았다. 모든 샘플은 분석될 때까지 -20℃에서 저장되었다.
혈장 비에스테르화 지방산, 베타-히드록시부티레이트, 글루코오스, 알부민, 콜레스테롤, 요소 및 크레아티닌은 상업용 키트(Instrumentation Laboratory, Bedford, MA, USA; Wako Chemicals GmbH, Neuss, Germany; Randox Laboratories Ltd, Crumlin, UK)를 사용하여 각 센터에서 분석되었다. Skinner 등의 방법에 따라, 햅토글로불린(haptoglobulin) 측정을 위해 각 센터의 혈액 샘플을 이탈리아로 보내었다(36).
16S 및 18S rRNA 유전자의 정량적 PCR
DNA는 유니버셜 박테리아 프라이머 UniF(GTGSTGCAYGGYYGTCGTCA - SEQ ID NO: 1)와 UniR(ACGTCRTCCMCNCCTTCCTC - SEQ ID NO: 2)을 사용한 증폭을 위해 5 ㎍/ml 청어 정자(herring sperm) DNA에서 0.1 ng/㎕로 희석하고(37), 다른 그룹의 증폭을 위해 5 ㎍/ml 청어 정자 DNA에서 1 ng/㎕로 희석하였다(38). 정량적 PCR은 Ramirez-Farias 등에 의해 기술된 바와 같이 BioRad CFX96을 사용하여 실행되었다(39). 고세균 16S RNA 유전자의 증폭은 Hook 등에 의해 기술된 바와 같이 프라이머 Met630f(GGATTAGATACCCSGGTAGT - SEQ ID NO: 3)와 Met803r(GTTGARTCCAATTAAACCGCA - SEQ ID NO: 4)을 사용하여 실행되고(40) 일리노이 대학교 M. P. Bryant의 선물인 메타노브레비박터 스미시 PS(Methanobrevibacter smithii PS)로부터 추출된 DNA를 사용하여 교정되었다. 전체 박테리아에 대해 증폭 효율은 로제부리아 호미니스(Roseburia hominis) A2-183(DSM 16839T)의 주형 DNA를 사용하여 평가되었다. 원생동물 18S rRNA 유전자의 증폭은 프라이머 316f(GCTTTCGWTGGTAGTGTATT - SEQ ID NO: 5)와 539r(CTTGCCCTCYAATCGTWCT - SEQ ID NO: 6)(41)을 사용하여 실행되고, 프라이머 54f와 1747r(41)을 사용하여 소의 반추위 소화물로부터 증폭된 DNA를 사용하여 교정되었다. 박테리아 존재비는 유니버셜 박테리아 교정 방정식을 사용하여 4중(quadruplicate) Ct 값으로부터 계산되었다.
소의 유전자형 분석
혈액 샘플에서 게놈 DNA를 추출하고 SNP 유전자형 분석을 위해 정량화하였다. 모든 동물은 Bovine GGP HD(GeneSeek Genomic Profilers)에서 유전자형이 분석되었다. 핀란드와 스웨덴에서 온 200마리의 소는 76.883개의 SNP를 포함한 Bovine GGP HD 칩(chip) v1(80K)을 사용하여 유전자형이 분석된 반면, 영국과 이탈리아에서 온 800개의 샘플은 칩의 v1을 제조사에서 더 이상 구할 수 없었기 때문에 138.892개의 SNP를 포함한 Bovine GGP HD 칩 v2(150K)를 사용하여 유전자형이 분석되었다. 칩의 v2는 칩의 이전 v1에 존재한 모든 SNP를 포함하면서, 이와 동시에 동일한 최종 처리 비용에 더 많은 마커를 제공한다. Neogen사는 제조사의 프로토콜(Illumina Inc.)에 따라 유전자형 분석 칩의 DNA 혼성화(hybridisation), 이미지 스캐닝 및 데이터 취득을 수행하였다. 모든 개체는 0.90보다 높은 콜 레이트(call rate)를 보였다(콜 레이트가 0.99보다 높은 개체의 93.5%). SNP의 99% 이상이 0.99보다 높은 콜 레이트를 보였다(콜 레이트가 0.99보다 높은 SNP의 93.2%). 소수 대립유전자 빈도(minor allele frequency, MAF) 분포는 MAF > 5%인 마커의 90% 이상과 단형성(monomorphic) SNP의 거의 4%를 나타낸다.
정량화 및 통계 분석
사용된 통계 방법과 소프트웨어는 후속 섹션과 도면 범례 및 결과에 상술되어 있다. 통계적 유의성(statistical significance)은 P <0.05, P <0.01 및 P <0.001에서 적절히 선언되었다.
통계 분석에서 프라이머 세트 유도 마이크로바이옴 데이터의 활용
미생물 도메인 풍부도(microbial domain richness)의 연관성은 다음의 프라이머 세트인 Bact(박테리아), Arch(고세균), Neoc(진균), Cili(원생동물)의 앰플리콘 시퀀싱 데이터를 기반으로 하였다. 개별 미생물(종 수준 OTU로서)의 연관성은 다음의 프라이머 세트인 ProkA(박테리아와 고세균), Neoc(진균), Cili(원생동물)의 앰플리콘 시퀀싱 데이터를 기반으로 하였다.
OBITools 중간 fasta 파일의 QIIME 레디 포맷으로의 변환
앰플리콘 서열은 처음에 OBITools(32)로 처리되어 바코드를 제거하고 두 개의 시퀀싱 라운드(sequencing round) 각각의 각 샘플을 개별 FASTQ 파일로 분할하였다. 그 다음, 각 도메인의 앰플리콘 서열 내에서 두 라운드의 개별 샘플 서열은 OTU 피킹(picking)을 위해 QIIME(42)에서 추가 처리하는 데 필요한 형식의 단일 FASTQ 파일로 함께 풀링되었다. 상세하게는, 각 FASTQ 항목의 헤더에는 형식에 따라 접두사 [round_id] [sample_id][running_number] [space]가 붙었다.
미생물 마커 유전자 앰플리콘 서열의 클러스터링 및 대표적인 데노보 종(denovo species) OTU 피킹
각 도메인의 프라이머 세트{고세균, 박테리아, 원핵생물(Prokaryote), 섬모충(Ciliate), 원생동물 및 진균}에서 오는 마커 유전자 서열은 QIIME 명령: pick_otus.py -m uclust -s 0.97)에 따라 UCLUST 알고리즘(43)을 사용하는 97% 뉴클레오티드 서열 유사성 임계값을 사용하여 클러스터링되었다. 각 OTU 클러스터에 대한 대표적인 OTU는 QIIME 명령: pick_rep_set.py -m most_abundant로 선택되었다.
OTU에 대한 분류 할당
각 도메인 내의 OTU는 QIIME 명령: assign_taxonomy.py -m rdp에 따라 리보솜 데이터베이스 프로젝트(Ribosomal Database Project, RDP) 분류기(classifier)(44)를 사용하여 분류 할당되었다. 원핵생물, 고세균 및 박테리아의 앰플리콘 도메인의 OTU는 GreenGenes 데이터베이스(45)에 따라 분류 할당되었다. 섬모충 원생동물의 OTU는 SILVA 데이터베이스에 따라 분류 할당되고; 123개를 공개한다(46). 진균 OTU는 Koetschan의 네오칼리마스티고마이코타(Neocallimastigomycota) ITS1데이터베이스에 따라 분류 할당되었다(47).
OTU 테이블(table)의 생성, 샘플 서브세팅(subsetting) 및 서브샘플링(subsampling)
앰플리콘 도메인 OTU 테이블은 QIIME 명령: make_otu_table.py을 사용하여 이들의 할당된 분류와 함께 각 샘플의 대표적인 OTU 세트 수(set count)로부터 생성되었다. 그 다음, 각 OTU 테이블은 가장 높은 서열 깊이를 얻은 각 동물의 샘플(두 개의 상이한 시퀀싱 라운드에서 시퀀싱된 두 개의 샘플 중에서)만을 포함하도록 서브세팅되었다. 추가로, 앰플리콘 도메인 OTU 테이블은 다음을 제외하고 모든 분석에 대해 7,000 리드 깊이(reads depth)로 서브샘플링되었다: 서브샘플링이 발생하지 않은, 도메인 풍부도(8,000 리드)와 형질 연관성에 대한 미생물 존재비(8,000 리드) 및 도메인 간 미생물 상호작용 분석.
미생물 도메인 세포 수(cell count)의 상관관계
각 도메인의 정량적 PCR 유래 미생물 수는 R(48) cor 함수를 사용하는 스피어만 r 상관관계(Spearman r correlation)를 사용하여 서로 상관관계가 있었다. 각 농장 내의 모든 도메인 간 상관관계에 대한 P 값은 본페로니-혹버그(Bonferroni-Hochberg)(49) 절차(BH)를 사용하여 보정되었다.
미생물 도메인 세포 수와 실험 변수의 상관관계
각 농장 내에서 각 실험 변수는 각 미생물 도메인의 세포 수(스피어만 r)와 상관관계가 있었다. 다음으로, 분석은 모든 농장에서 상관관계 방향(correlation direction)이 동일한 실험 변수 - 도메인 수 쌍으로만 진행되었다. 그 후, 각 농장 내에서의 선택된 실험 변수 - 도메인 세포 수 쌍의 상관관계에 대한 P 값은 농장 규모에 따라 가중치가 부여된 z의 가중 합(weighted sum) 절차(50,51)를 사용하는 메타 분석(meta-analysis)에 의해 결합되었다. 메타 분석은 R 패키지 metap(52)를 사용하여 실행되었다. 마지막으로, 결합된 P 값은 BH 절차를 사용하여 보정되었다.
미생물 도메인 풍부도와 실험 변수의 상관관계
농장 내에서 별도로, 각 실험 변수는 도메인 특이적 프라이머를 사용하여, 관찰된 종 수(스피어만 r)에 따라 각 미생물 도메인의 풍부도와 상관관계가 있었다. 다음으로, 분석은 모든 농장에서 상관관계 방향이 동일한 실험 변수 - 도메인 풍부도 쌍으로만 진행되었다. 그 후, 각 농장 내에서의 선택된 실험 변수 - 도메인 풍부도 쌍의 상관관계에 대한 P 값은 각 농장에 있는 암소의 수에 따라 가중치가 부여된 z의 가중 합 절차를 사용하는 메타 분석에 의해 결합되었다.
메타 분석은 R 패키지 metap(52)에 의해 실행되었다. 마지막으로, 결합된 P 값은 BH 절차를 사용하여 보정되었다.
코어 마이크로바이옴에 의한 표현형 및 기타 실험 변수의 예측
각 농장 내의 코어 미생물의 존재비는 각각의 형질을 (별도로) 예측하기 위해 릿지 회귀(56)에 공급된 특징으로서 사용되었다. 우리의 접근법은 각 폴드(fold)가 전체 세트에서 한 번 생략되고 다른 모든 폴드에서 구축된 모델(트레이닝 세트)을 사용하여 제외된 샘플(동물)의 형질 값을 예측하는 k-폴드 교차 검증 방법론(cross-validation methodology)(k = 10)을 따랐다. 이는 GLMNET R 패키지(57)의 함수 cv.glmnet(알파 = 0, k = 10)을 사용하여 시행되었다. 그 다음, R 코드를 사용하여 전체 예측 r2가 계산되었다.
1- model_fit$cvm[which(model_fit$glmnet.fit$lambda == model_fit$lambda.min)] / var(exp_covar). 교차 검증 절차를 1,00번 반복하고 R2 측정을 평균하였다.
식이를 수정하면서 코어 마이크로바이옴에 의한 표현형의 예측
식이 성분 효과가 생략된 코어 미생물에 의해 설명된 표현형 가변성을 추정하기 위해, 우리는 한 가지 차이를 갖고 위의 분석을 반복하였다. 즉, 회귀를 실행하기 전에 식이에 대해 표현형 값과 미생물 OUT 수 양쪽 모두를 보정하였다. 상세하게는, 식이 성분을 독립 변수로 하고 표현형 또는 OUT를 종속 변수로 하여 릿지 회귀(19)를 사용하였다. 그 후, 표현형 잔차(phenotype residual)(식이 예측 표현형 - 실제 표현형)와 OUT 잔차(식이 예측 OTU 수 - 실제 OTU 수)는 GLMNET 함수를 제공하는 데 사용되었다(20).
식이 성분에 의한 표현형의 예측
각 농장 내의 식이 성분은 각각의 표현형을 (별도로) 예측하기 위해 릿지 회귀(19)에 공급된 특징으로서 사용되었다. 우리의 접근법은 각 폴드가 전체 세트에서 한 번 생략되고 다른 모든 폴드에서 구축된 모델(트레이닝 세트)을 사용하여 제외된 샘플(동물)의 형질 값을 예측하는 k-폴드 교차 검증 방법론(k = 10)을 따랐다. 이는 GLMNET R 패키지(20)의 함수 cv.glmnet(알파 = 0, k = 10)을 사용하여 시행되었다. 그 다음, R 코드를 사용하여 전체 예측 r2가 계산되었다.
1- model_fit$cvm[which(model_fit$glmnet.fit$lambda == model_fit$lambda.min)] / var(exp_covar). 교차 검증 절차를 1,00번 반복하고 R2 측정을 평균하였다.
랜덤 포레스트를 사용하는 코어 마이크로바이옴에 의한 표현형 및 기타 실험 변수의 예측
숙주 표현형 및 실험 변수의 코어 마이크로바이옴 설명 가능성(explainability)(예측에 의한)에 대한 우리의 발견을 추가로 검증하기 위한 추가 분석으로서, 랜덤 포레스트(RF) 회귀를 사용하여 해당 분석을 반복하였다. 각 농장 내의 코어 미생물의 존재비는 각각의 형질을 (별도로) 예측하기 위해 RF 회귀 모델(21,22)에 공급된 특징으로서 사용되었다. 우리의 접근법은 각 반복(iteration)에서 하나의 샘플(동물)이 전체 세트에서 생략되고 다른 모든 동물에서 구축된 모델(트레이닝 세트)을 사용하여 제외된 샘플(동물)의 형질 값을 예측하는 리브 원 아웃 교차 검증 방법론을 따랐다. 그 후, 실제 값과 예측된 값의 벡터 사이에서 R CARET 패키지 함수 R2를 사용하여 예측 r2 값이 계산되었다.
소의 유전자형 품질 관리
두 품종 유형의 유전자형은 독립적으로 처리되었다. 유전자형은 PLINK(54) 명령: plink --noweb --cow --maf 0.05 --geno 0.05 --mind 0.05에 따라 5% 소수 빈도 대립유전자, 5% 유전자형 누락(genotype missingness) 및 5% 개별 누락을 포함하는 QC 필터링(QC filtering)을 먼저 거쳤다. 연관성/유전 가능성 분석에 사용된 유전자형(Farm UK2를 제외한 홀스타인)에 대한 QC로 인해, 5377개의 SNP가 누락 실패되고(failed missingness), 14119개의 SNP가 빈도 실패되었으며(failed frequency), 635개의 개체 중 48개가 낮은 유전자형 분석(low genotyping)으로 제거되어, 587개의 개체와 121066개가 남게 되었다.
숙주 유전학과 전체 반추위 원핵생물 코어의 연관성 시험
각 농장 내에서, 코어 OTU에 대한 처음 30개의 주요 성분(principal component, PC)이 추출되었다(R prcomp). 또한, R snpgdsPCA(55)를 사용하여 첫 번째 유전자형 PC가 추출되었다. 그 다음, OTU PC와 유전자형 PCS의 매트릭스 사이에 정준 상관 분석(CCA)(56)을 수행하고, 모든 정준 변량(canonical variate)을 통해 유전자형 변수에 대해 설명된 OTU 변이의 총 분율(total fraction)이 계산되었다. 그 다음, 이 실제 값을 표현형 PC의 순서가 뒤섞인 1,000개의 랜덤 순열의 값과 비교하였다.
유전학적 관계 매트릭스의 생성
명령: gcta64 --make-grm-bin --make-bed --autosome- num 29 --autosome을 사용하여, Farm UK2(57)를 제외한 모든 홀스타인 동물을 포함하는 유전학적 관련성 매트릭스(GRM)가 생성되었다.
유전 가능성 추정
OTU 유전 가능성을 추정하기 위해, 코어 미생물 수를 분위수 정규화(quantile-normalized)한 다음, GCTA에 제공하여, GCTA 명령: gcta64 --reml -pheno [phenotype_file] -mpheno [phneotype_index] --grm --autosome-num 29 -covar [farms_covars_file] --qcovar [quant_covariates_file]에 따라, 농장을 정성적 공변량(qualitative covariate)으로, 처음 5개의 GRM PC 및 식이 성분을 정량적 공변량(quantitative covariate)으로 사용하여, GREML 방법(57,58)으로 모든 SNP에 의해 설명되는 표현형 변이를 추정하였다.
유전 가능성 신뢰 구간 추정
95%의 유전 가능성 신뢰 구간은 GRM 고유값(eigenvalue)과 농장을 공변량으로 사용하여 프로그램 FIESTA(59)로 유전 가능성 추정치와 GRM을 기반으로 추정되었다. 사용된 명령은 fiesta.py --kinship_eigenvalues [GRM_eigenvalues_file] --kinship_eigenvectors [GRM_eigenvectors_file] --estimates_filename [heritability_estimates_file] --covariates [farms_covariate_file] --confidence 0.95 --iterations 100 --output_filename [otu_file]이다.
소의 게놈 SNP - 미생물 결합 효과
홀스타인 하위 집합 내의 미생물 종 수준 OTU 표현형{유전자형 PCA와 ADMIXTURE 조상 배경 분석(ancestral background analysis)에 의해 상이한 유전학적 구성을 보인 UK2 코호트 제외} 상대 존재비 데이터는 분위수 정규화를 사용하여 변환되었다. 더욱이, 상위 5개의 유전자형 상위 주성분(PC)과 농장 정체성(farm identity)을 각각 연속형 공변량(continuous covariate)과 범주형 공변량(categorical covariate)으로 사용하였다. 분석은 검사 중인 SNP를 공변량과 함께 고정 효과로 설명하고 GRM 효과를 랜덤으로 설명하는 혼합 선형 모델 옵션(mixed-linear-model option, mlma)으로 수행되었다. 연관성 P 값(association p-value)은 연관성 분석에 포함된 표현형의 수(455개)와 SNP의 수(121,066개)에 대한 본페로니 보정 유의성 임계값(Bonferroni corrected significance threshold)(9.076876e-10)을 초과하지 않았다.
혈족 매트릭스(kinship matrix) 추정
게놈 관련성을 기반으로 추정되는 농장의 현명한 동물의 유전학적 혈족 매트릭스(genetic kinship matrices)는 위의 품질 관리 절차 후에 필터링(filtered-in)되는 공통 단일 염기 다형성(SNP)으로부터 추론되었다. 추정에 사용된 도구는 EMMAX로, 다음의 명령 라인(command line)을 갖는다: emmax-kin-intel64 -v -M 10 farm_genotypes_tped_file -o farm.hBN.kinf
게놈 예측
각 농장의 혈족 매트릭스를 기반으로 게놈 예측을 수행하였다. GAPIT 도구는 함수 GAPIT(매개변수 PCA.total=3, SNP.test=FALSE)로 표현형 값을 예측하는 데 사용되었다. R caret 패키지(53)의 creareFolds 명령을 사용하여 세 개의 폴드를 생성하고, 각 하나의 폴드에서 관찰이 생략되고 나머지 두 개의 폴드로부터 구축된 모델에 의해 예측된다. R2는 관찰된 형질 값과 예측된 형질 값 사이에서 추정된 다음, caret R 2 함수를 사용하여 상관되었다. 이 공정이 주어진 농장에서 주어진 형질에 대해 10번 반복된 다음, 모든 측정의 평균치가 계산되었다.
실험 변수와 미생물의 존재비 결합
각 농장과 도메인에 대해 별도로, 해당 농장에서 동물의 10% 이상을 차지하는 OTU는 각각의 실험 변수와 쌍으로 상관관계가 있었다(스피어만). 그 후, 주어진 도메인과 농장 내에서 상관 시험으로부터 생긴 모든 P 값은 BH 절차를 사용하여 다중 보정(multiple correction)을 거치게 하였다. 마지막으로, 동일한 r 계수 부호를 갖는 대부분의(> 3) 농장에서 특정 실험 변수와 유의한 상관관계(보정된 P < 0.05)를 보였고 나머지 농장에서는 반대 r 부호를 갖고 유의한 상관관계가 없는 OTU는 해당 변수와 관련된 것으로 확인되었다.
도메인 내에서 미생물 상호작용 네트워크의 추론
각 도메인과 농장 내에서, 적어도 5,000 리드의 깊이를 포함하는 샘플(동물)의 하위 집합을 갖는 OTU 테이블이 생성된 다음, 동물의 < 50%로 존재하는 OTU가 제거되었다. OTU 테이블에서 원시 카운트(raw count)는 R SpiecEasi(60) 프레임워크에 입력되고, spiec.easi 함수를 사용하여 에지(edge)를 확인하였다('mb' 방법). 에지에는 패키지 작성자가 제안한 바와 같이 symBeta 함수를 사용하여 가중치가 부여되었다. 그 후, 생성된 네트워크는 절대 가중치(absolute weight)가 0.2보다 큰 에지만을 포함하도록 필터링되었다. 마지막으로, 특정 도메인 내의 모든 개별 농장이 합병되고, 동일한 분류학적 주석(taxonomic annotation)이 있는 노드(미생물)를 연결하는 에지가 제거되었다.
도메인 간 미생물 네트워크의 추론
각 농장 내에서, 상이한 도메인의 OTU는 스피어만 상관관계를 사용하여 서로 상관된 다음, 농장을 조사한 모든 상관 관계에 대한 BH 보정을 하고, 보정된 P <0.05로 상관 관계를 필터링하였다. 그 다음, 모든 농장에서 유의한 상관관계를 집계하였다. 마지막으로, 상관 계수(correlation coefficient)가 r <0.5인 상관관계를 제거하였다.
랜덤 샘플링과 코어 원핵 미생물의 계통 발생적 관련성 비교
모든 코어 원핵 미생물 사이의 다중 서열 정렬은 기본 매개변수를 갖는 MAFFT(61,62)를 사용하여 계산되었다. 명령: fasttree -nt -makematrix에 따라 Fasttree(63,64)를 사용하여, 정렬된 서열에서 계통수 기반 거리 매트릭스(distance matrix)를 얻었다. 그 후, 코어 미생물 사이의 중간 계통 발생(median phylogenetic)이 계산되었다. 다음으로, OTU 서열의 랜덤 세트(n = 100)는 동일한 절차를 거쳤다. P 값은 P = (I(mcsd > mrsd) +1) / 101로서 계산되고, 여기서 mcsd는 중간 코어 계통 발생 거리를 나타내고, mrsd는 랜덤으로 샘플링된 세트에 대해 계산된 중간 계통 발생 거리의 벡터를 나타낸다.
분류학적 농축을 위한 코어 및 형질 관련 마이크로바이옴 조사
조사된 그룹과 전체 원핵생물 마이크로바이옴 카탈로그 사이에서, 조사된 그룹(코어 마이크로바이옴 또는 형질 관련 마이크로바이옴)에 나타나는 각 원핵생물 목(prokaryotic order)의 오즈비(odds-ratio, O.R.)가 계산되었다. 다음으로, O.R. > 1(조사된 그룹에서 더 높음)을 나타내는 목(order)이 필터링되었다. 마지막으로, O.R. P 값이 계산되고{피셔 정확, 양측(two-tailed)}, BH 절차를 사용하여 보정되었다.
유전성 미생물과 다른 코어 미생물의 실험 변수를 설명하는 능력 비교
유전성 미생물 대 다른 코어 미생물의 실험 변수를 설명하는 능력을 비교하기 위해, 독립 변수로서 유전성 미생물에 맞는 릿지 회귀를 사용하고, 예측 가능한 변수로서 실험 변수를 사용하였다. 그 다음, 이 R2 값을 동일한 크기(39개의 랜덤 미생물)의 비유전성 코어 미생물의 랜덤 샘플에서 얻은 다른 1,00개의 R2 값과 대조하였다. 릿지 회귀는 R glmnet 패키지에 의해 수행되었다. 그 다음, 쌍을 이룬 윌콕슨 순위 합 시험을 사용하여 모든 실험 변수에 대해 유전성 미생물의 R2를 비유전성 코어 미생물의 평균 R2와 비교하였다.
계절성 시험(Seasonality test):
각 농장에서 코어 미생물을 식이에 맞게 수정하였다. 그 후, 농장의 샘플을 겨울(추분에서 춘분까지)과 여름(춘분에서 추분까지)의 두 그룹으로 나누었다. 다음으로, 두 계절 사이에서 주어진 OTU의 존재비 사이의 차이를 시험하는 데 사용된 윌콕슨 순위 합 시험을 사용하여 각 미생물 OTU 존재비를 비교한 다음, 본페로니 방법을 사용하여 다중 비교 보정을 수행하였다. 적어도 하나의 농장에서 보정된 P가 <0.05인 코어 미생물 OTU는 계절적인 연관성을 나타내는 것으로 간주되었다.
결과
연구 코호트(cohort)는 영국 2개의 농장과 이탈리아 3개의 농장에서 온 816마리의 홀스타인 젖소를 갖는 1,016마리의 동물로 이루어졌다. 또한, 스웨덴과 핀란드의 200마리의 노르딕 레드 젖소(Nordic Red dairy cow)가 샘플링되었다. 홀스타인은 옥수수 사일리지 기반 식이를 받은 반면, 노르딕 레드는 여물로서 목초 사일리지를 기반으로 하는 영양적으로 동등한 식이를 받았다. 동물은 공통 단일 염기 다형성(SNP)을 사용하여 유전자형을 분석하고, 우유 생산량(milk output)과 조성; 사료 섭취량과 소화율(digestibility); 혈장 성분(plasma component); 메탄과 CO2 배출; 및 ss rRNA 유전자 분석을 기반으로 하는 반추위 마이크로바이옴을 측정하였다.
박테리아, 원생동물, 진균 및 고세균 군집의 존재비와 풍부도는 상호 의존적이고, 반추위 대사산물, 우유 생산 지수 및 혈장 대사산물을 포함하는, 널리 이해된 방식으로 다수의 숙주 표현형과 상관관계가 있었다. 숙주-마이크로바이옴-표현형 관계에 초점을 맞추기 위해, 본 발명자들은 (i) 얼마나 많은 어떠한 종들이 우리의 큰 동물 코호트에서 공통적이었는지, (ii) 공통 또는 코어 그룹이 확인될 수 있는지, (iii) 코어가 숙주 게놈의 영향을 받았는지, (iv) 코어 및 비코어 종이 어떻게 표현형 및 생산 특징을 결정했는지 조사를 진행하였다.
분류학적 분석은 연구된 7개의 농장 각각에서 동물의 적어도 50%에 존재하는 반추위 미생물의 코어 그룹{512개의 종 수준 미생물 조작 분류 단위(OTU), 454개의 원핵생물, 12개의 원생동물 및 46개의 진균}을 밝혀내었다. 이 그룹은 11개의 원핵생물 목, 1개의 진균 및 2개의 원생동물 목을 포함하였고, 이들은 공개된 코어 미생물 군집과 약간의 유사성을 공유한다(4,15). 코어 그룹은 홀스타인과 노르딕 레드 유용종(dairy breed) 사이에 공유되었고, 그 결과는 선진국에서 사용되는 가장 인기 있고 생산적인 젖소 품종인 홀스타인과, 북유럽 지방에서 사용되는 더 작은 품종인 노르딕 레드에 적용되기 때문에 특히 유용하다. 그러나, 이 결과는 이 미생물 군집이 특히 박테리아 및 원생동물 종에 관하여 일반적으로 반추 동물을 대표한다는 것을 다시 한 번 입증한다. 이 코어 군집은 박테로이달레스(Bacteroidales), 스피로케탈레스(Spirochetales) 및 WCHB1-4 목에 상당히 풍부하다. 코어 마이크로바이옴은 전체 미생물 종 풀(pool)의 0.25% 미만(250,000개의 OTU 중 512개)으로 이루어지지만, 매우 풍부해서 전체 마이크로바이옴의 30~60%를 나타낸다. 또한 코어 그룹은 확인된 코어 마이크로바이옴의 베타 다양성 지표와 농장 전반의 전체 마이크로바이옴 사이의 높은 상관관계(R 값 0.45 내지 0.7)에 의해 반영된 바와 같이 전체 마이크로바이옴과 밀접하게 관련되어 있고, 이는 다수의 미생물 상호작용이 잠재적으로 촉진되는 이러한 대사적으로 복잡한 생태계에서 미생물 간의 강력한 연결성의 개념을 강화한다. 이러한 코어 미생물은 지리, 품종 및 식이 전반에 걸쳐 매우 보존된 존재비 순위 구조를 보여주고, 여기서 종의 존재비 순서는 상이한 개체 전반에서 거의 동일하게 유지된다. 또한, 코어 구성요소(core member)는 ss rRNA 유전자 계통수(gene tree)에 의해 결정된 계통 발생 거리의 차이로 나타난 바와 같이 비코어 마이크로바이옴 구성요소보다 서로 더 밀접하게 관련되어 있다. 따라서, 반추위 코어 마이크로바이옴 구성요소 간의 이러한 관련성은 이들이 이 환경에 필수적이고 다른 생태계의 종 관련성에 대해 제안된 숙주 요건과 잠재적으로 호환되는 기능적 형질 세트를 공유하고 있다는 것을 나타낼 수 있다(16). 반추위 마이크로바이옴은 수백 종의 종을 함유하지만, 이러한 코어 종은 일반적으로 전체 박테리아 파이롬(phylome)의 다소 좁은 섹션에 속한다(17).
코어 마이크로바이옴은 각 농장에 대해 별도로 계산된 정준 상관 분석(CCA)에 의해 밝혀진 바와 같이 숙주 유전학과 유의하게 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다(도 1a). 그 후, 엄격한 유전 가능성 분석은 농장과 식이 성분을 교란 효과로 고려하여 각 품종에 대한 코어 마이크로바이옴의 모든 구성요소에 개별적으로 적용되었다{농장은 위치 및 축산 체제(husbandry regime)와 같은 다른 교란 효과를 포함함}. 더욱이, 하나의 홀스타인 농장(UK2)은 다른 유전학적 배경(UK2)을 보여서 분석에서 제외되었다. 본 유전 가능성 분석은 유전 가능성의 유형이 엄격하게 정의되지 않은 쌍둥이 기반(twins-based) 연구와 달리 구체적으로 좁은 의미를 정량화한다(14). 이것은 쌍둥이 비율(twin-rate)이 낮고 이러한 개체가 종종 건강하지 못한 상태로 태어나 이러한 연구에 적합하지 않게 하는 소의 경우에 특히 그러하다. 홀스타인 프리지안 품종(n = 650, 166 제외) 내에서 39개의 유전성 코어 미생물 OTU가 확인되었고, 이들은 순위 존재비 곡선(rank abundance curve)에 고르게 분포되어 있으므로 낮은 존재비 종도 숙주 게놈에 연결될 수 있음을 지적하고 그 요건과의 관련성을 제안한다. 이들은 주로 박테로이달레스(Bacteroidales)와 클로스트리디알레스(Clostridiales)에 속하지만, 네오칼리마스틱스(Neocallimastix) 속의 5개의 다른 박테리아 문(phyla)과 2개의 진균으로부터 대표적인 것을 포함한다(도 1b). 루미노코쿠스(Ruminococcus)와 피브로박터(Fibrobacter)는 메탄 배출의 동물 간 차이의 핵심 결정인자인 것으로 보이는 숙시노비브리오나세애(Succinovibrionaceae)와 마찬가지로 셀룰로오스 분해(cellulolysis)에서 이들의 핵심 역할과 일치하는 코어 유전성 박테리아 중 하나이다(18). 이러한 유전성 미생물 OTU는 0.2 내지 0.6 범위인 유의한 유전 가능성 추정치를 보여주었고(P <0.05 FDR), 더 작은 동물 코호트를 포함하는 이전 연구(15)에 비해 미생물 유전성 종의 수가 2배 증가한 것을 나타내었다. 또한, 이러한 매우 강력한 발견은 유사한 분류군으로 구성된 유전성 소 반추위 미생물에 관하여 우리의 이전 결과를 강화한다. 더욱이, 유전학적 관련성 매트릭스(GRM)를 기반으로, 하나 외에 모든 미생물의 유전 가능성 신뢰 구간 하한은 0.1보다 컸다. 모두 프레보텔라세애(Prevotellaceae)에 속하는 세 가지 박테리아만이 더 작은 노르딕 레드 코호트 내에서 매우 유전성이 있는 것으로 확인되었다. 요약하면, 우리는 비교 가능한 인간 연구보다 거의 10배 더 많은 유전성 종 수준의 미생물 OTU를 확인하여(14), 소 숙주와 그 상주하는 반추위 마이크로바이옴 사이의 깊은 상호작용을 추가 실증하고, 추측상 인간보다 그 장내 마이크로바이옴(gut microbiome)에 대한 소의 의존성이 더 크다는 것을 반영하였다.
표 1은 형질과 관련된 모든 유전성 박테리아를 요약한다.
표 1
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표 2는 이 연구에서 확인된 형질과 상관관계가 있는 모든 박테리아를 요약한다.
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표 3은 이 연구에서 확인된 모든 유전성 박테리아를 요약한다.
표 3
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전체적으로, 미생물 동시 발생 네트워크(microbial co-occurrence network)가 개별 농장 내에서 추론되었을 때, 반추위 동시 발생 네트워크(rumen co-occurrence network)에서 유전성 미생물의 중심 위치와 일치하여 유전성 미생물이 비유전성 미생물보다 훨씬 더 많이 연결되어 있다는 것이 분명해졌다(도 1c).
여기에서 유전성 상호작용 미생물에 대한 입증은 코어가 이러한 특성을 제어하는 것으로 나타날 수 있다는 조건하에 특정 마이크로바이옴과 이에 따른 표현형 및 생산 특성에 대해 동물을 번식시킬 가능성을 높인다. 동시 발생 네트워크는 표현형 결과(phenotypic outcome)에 관련한 코어 존재비에 대해 추가 조사되었다.
여기에서 발견된 연관성은 반추위 물질대사 및 다양한 숙주 표현형과 관련된, 대부분 원핵생물이지만 또한 소수의 원생동물과 진균인 339개의 미생물로 매우 복잡하다(도 2a). 생성된 네트워크(도 2a)는 독립적으로 분석되었을 때 적어도 4개의 농장 내에서 동일한 방향성을 갖고 재발생하는 유의성 상관관계(re-occurring significance correlation)만을 포함하였다(FDR < 0.05). 반추위 발효에 의해 생성된 VFA에 대한 반추 동물의 영양 의존성에서 예상할 수 있듯이, 많은 수의 코어 마이크로바이옴 구성요소가 반추위 아세테이트 및 프로피오네이트 농도와 같은 형질과 관련이 있고, 우유 생산 및 메탄 배출과 같은 생산 형질과는 더 적은 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다(각각 204, 254, 23 및 7, 도 2b). 메탄 배출과 연관된 것들 중에는 육우(beef cattle)에서 이전에 발견되었던 것을 확인시켜 주는 숙시노비브리오나세애(Succinovibrionaceae)가 있다(18). 중요하게는, 전체 반추위 마이크로바이옴과 비교하여, 코어 마이크로바이옴의 원핵생물 구성요소는 형질 관련 미생물이 매우 풍부하고(332개의 형질 관련 및 454개의 원핵생물 코어 구성요소 사이에서 오즈비 388 및 P < 2.2e-16의 피셔 정확; 도 2c), 코어 마이크로바이옴이 숙주 기능 및 마이크로바이옴 물질대사에서 수행하는 중요성과 중심적인 역할을 강조한다. 코어 마이크로바이옴 조성물을 기반으로, 반추위 물질대사 식이 및 숙주 형질을 예측하기 위해 다음 두 가지 변별적 기계 학습 알고리즘이 적용되었다: 선형 회귀와 의사 결정 트리(decision tree) 기반 접근법을 각각 사용하는 릿지 회귀(19,20)와 랜덤 포레스트(21,22). 이는 예측된 값과 실제 값 사이의 일치도(degree of agreement)(r2)를 조사할 수 있게 하였다(도 2d). 이러한 도구는 일부 농장에서 r2 = 0.9의 일치(agreement)에 접근하는 프로피오네이트로 식이 성분과 반추위 대사산물에 매우 설명적인 것으로서 코어 마이크로바이옴을 강조하였다. 중요하게는, 메탄 배출은 또한 일부 농장에서 r2 = 0.4에 도달하는 값으로 반추위 마이크로바이옴 조성물을 기반으로 설명될 수 있다. 더욱이, 설명 가능성은 더 낮지만, 숙주 혈장 대사산물과 우유 조성을 포함하는 많은 숙주 형질은 코어 마이크로바이옴 조성물에 의해 어느 정도 설명될 수 있다(도 2d). 우리의 연구 결과는 또한 식이 조성물과 마찬가지로 코어 마이크로바이옴이 (게놈 관계 매트릭스를 기반으로) 숙주 동물의 유전자형보다 더 높은 예측력(prediction power)을 갖고 있다는 것을 보여준다. 대체로, 양쪽 모든 기계 학습 알고리즘에서 유전성 미생물은 다른 코어 미생물에 비해 숙주 표현형 및 기타 실험 변수에 대해 평균적으로 훨씬 더 높은 설명력(explanatory power)을 나타내고(도 3, 도 4, 윌콕슨 쌍 순위 합 시험, P <0.005), 반추위 미생물 생태 내에서 및 숙주에 대한 유전성 미생물의 중심 역할을 더욱 강조한다. 중요하게는, 이러한 미생물의 대다수는 시간에 따른 안정성을 보여주고 이들 중 극히 일부(39, 3개의 유전성 및 하나의 형질 관련)만이 계절성을 나타내었고, 이들 중 대부분은 농장 중 한 곳에서만 그렇게 한다.
토론 및 결론:
본 예는 소수의 숙주에 의해 결정된 유전성 미생물이 실험 변수와 숙주 표현형을 설명하는 데 더 큰 기여를 한다는 것을 보여주고(도 3), 효율을 증가시키고 반추동물 가축으로부터의 배출을 낮추기 위한 지속 가능한 해결책을 제공하기 위해 마이크로바이옴 주도 번식(microbiome-led breeding)/유전학적 프로그램을 제안한다. 유전성 미생물의 유전학적 결정인자를 기반으로 선택적 번식 프로그램(selective breeding program)을 통해 이들의 존재비를 최적화할 수 있어야 한다. 이 데이터의 다른, 아마도 더 즉각적인 적용은, 만년에 마이크로바이옴 조성물과 활성을 주도하는 것으로 나타난 인자인 초기 콜로니화(early-life colonization)를 수정하는 것일 수 있다(23-25). 정밀 프로바이오틱스 접근법(precision probiotics approach)으로서 사료 효율 또는 메탄 배출과 관련된 핵심 코어 종을 접종하는 것은 반추위 기능을 최적화하기 위해 유전성 마이크로바이옴을 보완할 가능성이 있는 것으로 간주될 수 있다.
본 연구는 두 개의 소 유용종에 초점을 맞추었지만, 그 결과는 육용우(beef animal) 및 기타 반추동물 종에 적용할 가능성이 있다. 성능과 반추위 마이크로바이옴의 조성물에서 식이의 높은 중요성을 감안할 때, 이러한 프로그램은 가능한 사료 공급 체제(feeding regime)를 특별하게 인식해야 한다. 해당 문맥 내에서, 확인된 형질 관련 유전성 미생물이 생산 지수에 미치는 전반적인 예측 영향을 따르면, 더 효율적이고 더 환경 친화적인 반추동물 축산업이 나타나야 한다.
본 발명은 그 특정 실시예와 함께 기술되었지만, 많은 대안, 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것임이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 사상과 넓은 범위 내에 속하는 이러한 모든 대안, 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은, 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 본원에 참조로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것처럼 동일한 정도로 본 명세서에 전부 참조로 포함된다. 또한, 본 출원에서 임의의 참조의 인용 또는 확인은 이러한 참조가 본 발명에 대한 선행 기술로 사용될 수 있다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 섹션 제목이 사용되는 범위까지, 이들은 반드시 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 출원의 임의의 우선권 문서(들)는 본원에 전부 참조로 포함된다.
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sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 39 tacggaggat ccgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggaggat 60 caagtcagtt gtgaaatgta ggcgcttaac gtctgcactg cagttgaaac tggttccctt 120 gagtgcgtaa gaggcaggcg gaattcgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat cgcgaaggca gcttgccggg ccgcaactga cgctgaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 40 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 40 tacggaggat ccgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggaggat 60 caagtcagtt gtgaaatgta ggcgcttaac gtctgcactg cagttgaaac tggttccctt 120 gagtgcgtaa gaggcaggcg gaattcgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat cgcgaaggca gcttgccggg ccgcaactga cgctgaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 41 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 41 tacggaggat ccgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggaggat 60 caagtcagtt gtgaaatgta ggcgcttaac gtctgcactg cagttgaaac tggttccctt 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 44 tacgaggggt gcaagcgttg ttcggaatta ctgggcgtaa agggagcgta ggcggagatt 60 caagcggatt gtacaatccc ggggcccaac cccggctctg cagtccgaac tggatctctt 120 ggatagttca ggggcaggcg gaattcctgg tgtagcggtg gaatgcgtag agatcaggaa 180 gaacaccgat ggcgaaggca gcctgctggg gactcatcga cgctgaggct cgaaagtgcg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 45 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 45 tacagaggtc gcaagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcgcgta ggcggccgtg 60 cgtgtcggat gtgaaatctc cgggctcaac ccggaaagtg cgtccgaaac tgcatggctc 120 gagttcggga gagggaatcg gaatgcaggg tgtagcggtg aaatgcgttg atatcctgca 180 gaacaccgga ggcgaaggcg gattcctgga acgaaactga cgctcaggcg cgaaagtcgg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 46 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 46 tacgtatgga gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta gactgcacgg 60 caagtcagat gtgaaagccc ggggctcaac ctcggaactg catttgaaac 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gagtgcagga gaggtaagtg gaattcccag tgtagcggtg aaatgcgtag agatttggaa 180 gaataccgga ggcgaaggcg gctctctgga ccgatactga cactgaagag cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 104 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 104 tacgtatgga gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagtgta ggcggctttg 60 caagtcagat gtgaaagccc ggggctcaac cccgggactg catttgaaac tgtgaagctg 120 gagtgtcgga gaggtaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggaa 180 gaacaccagt ggcgaaggcg gcttactgga cgattactga cgctgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 105 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 105 tacgtatgga gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagtgta ggcggctttg 60 caagtcagat gtgaaagccc ggggctcaac cccgggactg catttgaaac tgtgaagctg 120 gagtgtcgga gaggtaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggaa 180 gaacaccagt ggcgaaggcg gcttactgga cgattactga cgctgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 106 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 106 tacgtaggga gcaagcgtta tccggattta ttgggtgtaa agggtgcgta gacggtttag 60 taagttggtt gtgaaaaccc ggggcttaac cccggaattg caaccaaaac taccaatctt 120 gagtactgga ggggaatgcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggaa 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gcattctgga cagcaactga cgttgaggca cgaaagtgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 107 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 107 tacgtaggtg gcaagcgttg tccggaatta ttgggcgtaa agcgcgcgca ggcggcctcc 60 taagtccatc ttaaaagtgc ggggcttaac cccgtgatgg gatggaaact gggaagctgg 120 agtatcggag aggaaagtgg aattcctagt gtagcggtga aatgcgtaga tattaggaag 180 aacaccagtg gcgaaggcgg cttactggac gattactgac gctgaggctc gaaagcgtgg 240 ggagcaaaca g 251 <210> 108 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 108 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccggatgg 60 caagcgtgtt gtgaaatgtc gtggcccaac cagggcactg 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sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 143 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta gaggctcaac ctctgaattg cagcgcatac tggtctgctt 120 gagtacgcac aacgtaggcg gaatttgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gcttacggga gcgcaactga cgctgaagct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 144 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 144 tacgtaggtg gcaagcgttg tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta ggcgggagaa 60 caagtcagaa gtgaaatcca tcggcttaac cggtgaactg cttttgaaac tgtttttctt 120 gagtgaagta gaggtaggcg gaattcccgg tgtagcggtg aaatgcgtag atatcgggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg gcctactggg cttttactga cgctgaggct cgaaagcatg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 145 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 145 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta gaggctcaac ctctgaattg cagcgcatac 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252 <210> 153 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 153 tacggagggt acgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgta ggtggataga 60 taagtcacaa gtgaaatacc cgggcttaac ctgggattgg ctcgtgaaac tgtttaacta 120 gagtacggta gaggggagta gaattccaag tgtagcggtg aaatgcgtag agattgggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg acttactgga ctgtaactga cgctgaggcg cgaaagtgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 154 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 154 tacggaaggt ccaggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccggaggt 60 caagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgcactg cgtcgcgaac tggctatctt 120 gagtgagttc gatgttggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 155 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 155 tacgtagggg gcgagcgttg tccggaatta ctgggcgtaa agggtgcgta ggtggcactt 60 taagttggat 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16S rRNA amino acid sequence <400> 175 tacggaggat gcaagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggatagt 60 taagtcagcg gtgaaatctc acggctcaac cgtggaactg ccgttgatac tggctgtctg 120 gagtacggac ggcgccggcg gaatgtgtca tgtagcggtg aaatgcttag atatgccaca 180 gaacaccgat cgcgaaggca gctggcgagg ccggtactga cgctcaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 176 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 176 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgta ggcggacgat 60 taagtcagct gtgaaatgcc cgcgcttaac gcgggaagtg cagttgatac tggttgtctg 120 gagtgccgtt gccgtggggg gaatgtgtag tgtagcggtg aaatgcatag atattacaca 180 gaacgccgat tgtgaagaca cctcacgaag cggtaactga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggatcgaac ag 252 <210> 177 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 177 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta gaggctcaac ctctgaattg cagcgcatac tggtctgctt 120 gagtacgcac 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sequence <400> 207 tacagaggtc cctagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcacgta ggcggcatgg 60 cgtgtcgagt gtgaaatctc cgggcccaac ccggaaagtg cgctcgaaac taccatgctg 120 gagtacggga gagggaatcg gaatgcaggg tgtagcggtg aaatgcgttg atatcctgca 180 gaacaccgga ggcgaaggcg gattcctgga acgttactga cgctaaggtg cgaaagtcgg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 208 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 208 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcatgt 60 caagtcagcg gtcaaaatgc ggcgctcaac gccgtaccgc cgttgaaact ggcgcgcttg 120 agttcgtggg aggatcgcgg aatgcgcggt gtagcggtga aatgcataga tatcgcgcag 180 aaccccgatt gcgaaggcag cggtccatca cgcgactgac gctcatgcac gaaagcgtgg 240 gtatcgaaca g 251 <210> 209 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 209 tacagaggtc tcgagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcgcgta ggcggcgcgg 60 cgtgtcgagt gtgaaatctc cgggctcaac ccggaaagtg cgctcgaaac tgccgtgctc 120 gagtgcggga gagggaatcg gaatacaggg 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16S rRNA amino acid sequence <400> 212 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggccttt 60 taagcgtgac gtgaaatgca ggtgctcaac atctgagctg cgtcgcgaac tggagggctt 120 gagtgagttc gatgtcagcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaaccccgat tgcgaaggca gctggcaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 213 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 213 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccgatggt 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgcactg cgtcgcgaac tggctgactt 120 gagtacgcac gacgttggcg gaatttgccg tgtagcggtg aaatgcttag atatggcgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgacggga gcgcaactga cgctcatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 214 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 214 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgtggat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgacttg cagcgcatac tggtccactt 120 gagtgcgcac 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 217 tacggagggt gcgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgca ggtggcgaga 60 taagttggat gtgaaattcc cgtgcttaac atggggactg catccaaaac tgttgaactg 120 gagtactgta gagggaggta gaattccacg tgtagcggtg aaatgcgtag agatgtggaa 180 gaataccaga ggcgaaggcg gcctcctgga cagatactga cactgaggtg cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 218 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 218 tacggagggt gcgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgca ggtggcgaga 60 taagttggat gtgaaattcc cgtgcttaac atggggactg catccaaaac tgttgaactg 120 gagtactgta gagggaggta gaattccacg tgtagcggtg aaatgcgtag agatgtggaa 180 gaataccaga ggcgaaggcg gcctcctgga cagatactga cactgaggtg cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 219 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 219 tacggagggt gcgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgca ggtggcgaga 60 taagttggat gtgaaattcc cgtgcttaac atggggactg 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amino acid sequence <400> 244 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgtggat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgacttg cagcgcatac tggtccactt 120 gagtgcgcac aacgcgggcg gaatttgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaaccccgat tgcgaaggca gctcgcggga gcgcaactga cgctgaagct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 245 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 245 tacagaggtc cctagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcgcgta ggctgcatgg 60 cgtgtcaagt gtgaaatctc cgggctcaac ccggaaagtg cgcttgaaac taccatgctg 120 gaggccggga gagggaatcg gaacataggg tgtagcggtg aaatgcgttg atatcctata 180 gaacaccgga ggcgaaggcg gattcctgga acggcactga cgctgaggcg cgaaagtcgg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 246 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 246 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgacttg cagcgcatac tggtccactt 120 gagtgcgcgc aacgcgggcg 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amino acid sequence <400> 281 tacggagggt gcgagcgtta atcggaataa ctgggcgtaa agagctcgta ggcggttagt 60 caagtcagat gtgaaagccc cgggcttaac ctgggaactg catttgaaac tgacgaacta 120 gagtactgta gagggaggta gaattccagg tgtagcggtg aaatgcgtag agatttggaa 180 gaataccgga ggcgaaggcg gctctctgga ccgatactga cactgaagag cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 282 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 282 tacgtagggg gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgca gacggtcaag 60 caagtctgaa gtgaaacccc acggctcaac cgtgggcttg ctttggaaac tgtttgacta 120 gagtactgga gaggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacatcggt ggcgaaggcg gcttactgga cagcaactga cgttgaggct cgaaggcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 283 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 283 tacagaggtc cctagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcgcgta ggcggccgag 60 caagtcaagt gtgaaatctc cgggctcaac ccggaacgtg cgcttgagac tgcctggctc 120 gaggccggga gggggaatcg 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60 caagtcagat gtgaaatctt ggggctcaac ttcaaaattg catctgaaac tgtaatgcta 120 gagtgcagga gaggtaaacg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggaa 180 gaacatcagt ggcgaaggcg gtttactgga ctgtaactga cgttgaggcg cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 356 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 356 tacgtagggt gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggcgagta gacggcgttg 60 caagtcagat gtgaaatctt ggggctcaac ttcaaaattg catctgaaac tgtaatgcta 120 gagtgcagga gaggtaaacg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggaa 180 gaacatcagt ggcgaaggcg gtttactgga ctgtaactga cgttgaggcg cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 357 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 357 tacgtaggga gcaagcgtta tccggattta ttgggtgtaa agggtgcgta gacgggaagt 60 caagttagtt gtgaaatccc tcggcttaac tgaggaattg caactaaaac tggttttctt 120 gagtgttgga gaggaaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccggt ggcgaaggcg actttctgga caataactga 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sequence <400> 370 tacgtaggtg gcaagcgttg tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta gactgcatgg 60 caagtcagat gtgaaagccc ggggcttaac ctcggaactg catttgaaac tgccaagcta 120 gagtacagga gaggtaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gcttactgga ctgtaactga cgttgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 371 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 371 tacggaaggt ccaggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccggagat 60 taagtgtgtt gtgaaattta ggcgctcaac gtctgcactg cagcgcatac tggtttcctt 120 gagtacacgc aacgttggcg gaattcgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 372 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 372 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggtattt 60 taagcgtgca gtgaaaacca ggtgcttaac atctgacgtg ctgcgcgaac tggagtactt 120 gagtgagcgg aacggaggcg gaatttgtgg 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 380 tacggaggac ccgagcgtta tccggattca ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcttct 60 taagtcagcg gtaaaatcgc ggggctcaac cccgtcccgc cgttgatact ggggagcttg 120 attacggtcg aggcaggcgg aattcgtcgt gtagcggtga aatgcataga tatgacgaag 180 aacaccgatt gcgtaggcag cctaccaggc cgttaatgac gctcatgcac gaaagtgcgg 240 ggatcgaaca g 251 <210> 381 <211> 253 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 381 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggacagt 60 taagcgtgac gtgaaatgca gcggctcaac cgtatgaagt gcgtcgcgaa ctggcagtct 120 tgagtgagta cgatgtaggc ggaatttgtg gtgtagcggt gaaatgctta gatatgacga 180 agaaccccga ttgcgaaggc agctcgcggg agcgcaactg acgctgaagc tcgaaagtgc 240 gggtatcgaa cag 253 <210> 382 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 382 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggggagg 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgaactg 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tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccggctgg 60 taagcgtgac gtgaaatgta gttgctcaac atctgcactg cgtcgcgaac tgtcagcctt 120 gagtgagtac gatgttggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 403 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 403 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggctggattt 60 taagcgtgtt gtgaaatgta ccggctcaac cggtgatgtg cagcgcgaac tggagtcctt 120 gagtgagtac gacgtcagcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaaccccgat tgcgaaggca gctgacgagt ccttaactga cgctaaagct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 404 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 404 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggctggattt 60 taagcgtgtt gtgaaatgta ccggctcaac cggtgatgtg cagcgcgaac tggagtcctt 120 gagtgagtac gacgtcagcg gaattcgtgg tgtagcggtg 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<220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 412 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggggagc 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgaactg cgtcgcgaac tggctttctt 120 gagtgagtac gacgtcagcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 413 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 413 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggggagc 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgaactg cgtcgcgaac tggctttctt 120 gagtgagtac gacgtcagcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 414 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 414 tacgtaggtg gcaagcgttg tccggaatta ttgggcgtaa agcgcgcgca ggcggccctt 60 taagtccatc ttaaaagtgc ggggcttaac cccgtgatgg gatggaaact ggagagctgg 120 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 417 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccgactgg 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgaactg cgtcgcgaac tgtcagtctt 120 gagtgagttc gatgttggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 418 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 418 tacgtaggga gcaagcgttg tccggattta ctgggtgtaa agggtgcgta ggcggccgag 60 taagtcagat gtgaaatcta tgggctcaac ccataaactg catttgaaac tacccggctt 120 gagtgaagta gaggcaggcg gaattccctg tgtagcggtg aaatgcgtag agatagggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg gcctgctggg ctttaactga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 419 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 419 tacgtagggg gcgagcgtta tccggattca ttgggcgtaa agcgcgcgta ggccgcccgc 60 ttggtcggga gtaaaatccg ggggctcaac ccccgcccgc 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60 taagtcagcg gtgaaatctc ccggctcaac cggggaactg ccattgatac tggcgtgcta 120 gagtacggac ggcgccggcg gaatgtgtca tgtagcggtg aaatgcttag atatgccaca 180 gaacaccgat cgcgaaggca gctggcgagg ccggtactga cgctcaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 430 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 430 tacggaggat gcaagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcgcgt 60 taagtcagcg gtgaaatctc ccggctcaac cggggaactg ccattgatac tggcgtgcta 120 gagtacggac ggcgccggcg gaatgtgtca tgtagcggtg aaatgcttag atatgccaca 180 gaacaccgat cgcgaaggca gctggcgagg ccggtactga cgctcaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 431 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 431 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcgggacct 60 taagcgtgtt gtgaaatgtg gcggctcaac cgccgaactg cagcgcgaac tggggttctt 120 gagtgagtac gaggaaggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctttccagt cctttactga 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tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta gaggctcaac ctctgaattg cagcgcatac tggtctgctt 120 gagtacgcac aacgtaggcg gaatttgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccaat tgcgaaggca gctcgctgta gtgttactga cgctaaagct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 440 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 440 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccgtttgg 60 taagcgtgtt gtgaaatgtc cgggctcaac ctgggcactg cagcgcgaac tggctgactt 120 gagtacgcac gacgttggcg gaatttgccg tgtagcggtg aaatgcttag atatggcgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgacggga gcgcaactga cgctcatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 441 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 441 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggccttt 60 taagcgtgac gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgaattg cgtcgcgaac tgatgggctt 120 gagtctacgg aatgccggcg gaattcgtgg tgtagcggtg 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amino acid sequence <400> 444 tacggagggt gcaagcgtta atcggaatta ctgggcgtaa agcgcacgta ggttgtcctg 60 taagtcaggg gtgaaagccc gcggctcaac tgcggaactg cccttgatac tgcaggactt 120 ggatccggga gaggtcagcg gaattccagg tgtaggagtg aaatccgtag atatctggag 180 gaacatcagt ggcgaaggcg gctgactgga ccggcattga cgctgaggtg cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 445 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 445 tacgtagggg gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgca gacggaagag 60 caagtctgaa gtgaaaacct gcggcttaac tgcaggattg ctttggaaac tgtttttctt 120 gagtactgga gaggtaagcg gaattcctgg tgtagtagtg aaatgcgtag atatcaggaa 180 gaacaccgga ggcgaaggcg gcctcctgga cagatactga cactgaggtg cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 446 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 446 tacggaggat ccgagcgtta tccggattca ttgggtttaa agggtgcgca ggcggtgcct 60 taagtcagcg gtaaaatcgt ggggctcaac cccatcccgc cgttgatact ggggcacttg 120 attacggtcg aggcaggcgg 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sequence <400> 518 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgta ggcgggatgt 60 taagtcagtg gtgaaagcgt gtagctcaac tataccgagc cattgaaact ggcgttcttg 120 agtgcaaacg aggtaggcgg aatgtgatgt gtagcggtga aatgcttaga tatgtcacag 180 aaccccgatt gcgaaggcag cttaccagca tgcaactgac gctgaggcac gaaagcgtgg 240 gtatcaaaca g 251 <210> 519 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 519 tacggaggat gcaagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcttgt 60 taagcgggag gtgaaatgcc ggcgctcaac gtcggaagtg cctcccgaac tggtgagctt 120 gaatgactct gccgtgggag gaatgtgtag tgtagcggtg aaatgcttag atatgtcaca 180 gaaccccgat tgcgaaggca gcttaccagc atgcaactga cactgaggca cgaaagcgtg 240 ggtatcaaac ag 252 <210> 520 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 520 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggctgtcggt 60 taagcgtgtt gtgaaatgta ggcgcccaac gcctgcactg cagcgcgaac tggctgactt 120 gagtacgcac gacgttggcg gaatttgccg 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 528 tacggagggt gcgagcgtta atcggaataa ctgggcgtaa agagctcgta ggcggttagt 60 caagtcagat gtgaaagccc cgggcttaac ctgggaactg catttgaaac tgacgaacta 120 gagtactgta gagggaggta gaattccagg tgtagcggtg aaatgcgtag agatttggaa 180 gaataccgga ggcgaaggcg gctctctgga ccgatactga cactgaagag cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 529 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 529 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgta ggcggcttga 60 caagtcagcg gtgaaatgca agggcctaac ccttgacgtg ccgttgaaac tgccgggcta 120 gaatgcggat gctgtgggag gaatgtgtag tgtagcggtg aaatgcatag atattacaca 180 gaacaccgat tgcgaaggca tctcacaaat ccgctattga cgctgaggca cgaaagtgcg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 530 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 530 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccggatgg 60 caagcgtgtt gtgaaatgtc gtggcccaac cagggcactg 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gcgagcgtta atcggaataa ctgggcgtaa agagctcgta ggcggttagt 60 caagtcagat gtgaaagccc cgggcttaac ctgggaactg catttgaaac tgacgaacta 120 gagtactgta gagggaggta gaattccagg tgtagcggtg aaatgcgtag atatctggag 180 gaataccggt ggcgaaggcg gcctcctgga cagagactga cgctgaggag cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 574 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 574 tacggaggac gcgagcgtta tccggattca ttgggtttaa agggtgcgca ggcggctcgg 60 caagtcagcg gtgaaagccc ggggcccaac cccggaagtg ccgttgatac tgtcgggctg 120 gaatgcggtc gaggcgggcg gaacgtggcg tgtagcggtg aaatgcgtag atatgccaca 180 gaacgccgat agcggaggca gctcgccagg cctgcattga cgctcgggca cgaaagcgtg 240 gggatcgaac ag 252 <210> 575 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 575 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgcagat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta gaggctcaac ctctgaattg cagcgcatac tggtctgctt 120 gagtacgcac aacgtaggcg gaatttgtcg tgtagcggtg aaatgcttag 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Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 588 tacgtagggg gcgagcgttg tccggaatga ttgggcgtaa agggcgcgta ggcggcccgg 60 taagtctgga gtgaaagtcc tgcttttaag gtgggaattg ctttggatac tgtcgggctt 120 gagtgcagga gaggtaagtg gaattcccag tgtagcggtg aaatgcgtag agattgggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg acttactgga ctgtaactga cgctgaggcg cgaaagtgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 589 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 589 tacggagggt gcgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgca ggtggcgaga 60 taagttggat gtgaaattcc cgtgcttaac atggggactg catccaaaac tgttgaactg 120 gagtactgta gagggaggta gaattccacg tgtagcggtg aaatgcgtag agatgtggaa 180 gaataccaga ggcgaaggcg gcctcctgga cagtaactga cgttgaggca cgaaagtgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 590 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 590 tacggagggc gcaagcgtta atcggaataa ctgggcgtaa agcgcgcgca ggcggtcatg 60 caagtcagat gtgaaatccc ggtgcttaac gtcgggcggt 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60 caagtcaggg gtgaaatacc tgagcctaac tcaggaactg cctttgatac tggcaggctg 120 gaatacggat gccgtgggag gaatgagtag tgtagcggtg aaatgcatag atattactca 180 gaacaccgat tgcgaaggca tctcacgaat ccgtcattga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 601 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 601 cacgtaaggt gcgagcgttg ttcggaatca ttgggcgtaa agggcgcgta ggcggcctga 60 gaagcggggt gtgaaaggcg ggggcccaac ccccggactg cgccccgaac tctctggctg 120 gagtggctgt ggcgccggcg gaattccagg tgtaggggtg aaatctgtag atatctggaa 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gccggcgagc agacgactga cgctgaggcg cgaaggtgcg 240 gggagcgaac ag 252 <210> 602 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 602 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggctgtcggt 60 taagcgtgtt gtgaaatgta ggcgcccaac gcctgcactg cagcgcgaac tggctgactt 120 gagtacgcac gacgttggcg gaatttgccg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccaacaagg cctttactga 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tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcaca ggccggctgt 60 caagcgtgtt gtgaaatgta ggcgctcaac gcctgacttg cagcgcgaac tgacggtctt 120 gagtgcgcgc aacgttggcg gaatttgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgacggga gcgttactga cgcttaagct cgaaagcgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 611 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 611 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccgtggat 60 taagtgtgtt gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgacttg cagcgcatac tggtccactt 120 gagtacgcac gacgttggcg gaatttgccg tgtagcggtg aaatgcttag atatggcgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgacggga gcgcaactga cgctcatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 612 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 612 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccgattat 60 taagcgtgac gtgaaatgta gatgctcaac atctgaactg cgtcgcgaac tggtagtctt 120 gagtgagttc gatgtgggcg gaattcgtgg tgtagcggtg 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tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcgcgt 60 taagtcagcg gtgaaatgtc ccggctcaac cggggagctg ccgttgatac tggcgtgctg 120 gagagcggac ggcgccggcg gaatgagtgg tgtagcggtg aaatgcatag atatcactca 180 gaacaccgat cgcgaaggca gctggcgagg ccgcgactga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 626 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 626 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcgggagtc 60 taagcgtgcc gtgaaaagct gtggctcaac cacagtcgtg cggcgcgaac tggtcttctt 120 gagttcacgg taagcgggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgag 180 gaaccccgat tgcgaaggca gcccgctgca gtgttactga cgctcatgct cgaaggcgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 627 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 627 tacgtaggga gcaagcgtta tccggattta ttgggtgtaa agggtgcgta gacgggaaat 60 taagttagtt gtgaaatccc tcggctcaac tgaggaactg caactaaaac tggttttctt 120 gagtgcagga gaggaaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg actttctgga ctgtaactga cgttgaggca cgaaagtgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 628 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 628 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggctggcttt 60 taagcgtgtt gtgaaatgta ccggctcaac cggtgatgtg cgtcgcgaac tggctttctt 120 gagtgggtac gacgctggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gccggcgagt cctcaactga cgctaatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 629 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 629 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgta ggcgggattt 60 taagcgtgag gtgaaatgcc acggctcaac cgtggaactg cctcgcgaac tgggattctt 120 gaatgcccct gccgtgggag gaatgtgtgg tgtagcggtg aaatgcatag agatcacaca 180 gaacaccgat tgcgaaggca tctcacgaag gggtgattga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 630 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 630 tacggagggt acgagcgtta atcggaatga ctgggcgtaa agggcacgta ggtggataga 60 taagtcacaa gtgaaatacc cgggcttaac ctgggattgg ctcgtgaaac tgtttaacta 120 gagtacggta gaggggagta gaattccaag tgtagcggtg aaatgcgtag agatttggaa 180 gaataccgga ggcgaaggcg gctctctgga ccgatactga cactgaagag cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 631 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 631 tacggaggat ccgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggaggat 60 caagtcagtt gtgaaatgta ggcgcttaac gtctgcactg cagttgaaac tggttccctt 120 gagtgcgtaa gaggcaggcg gaattcgtcg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat cgcgaaggca gcttgccggg ccgcaactga cgctgaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 632 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 632 tacggaggat gcaagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcgggctgt 60 taagtcagcg gtgaaatgtc ccggctcaac cggggcactg ccgttgatac tggcagccta 120 gagtacagac ggcgccggcg gaatgtgtca tgtagcggtg aaatgcttag atatgccaca 180 gaacaccgat cgcgaaggca gctggcgagg ctgggactga cgctcaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 633 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 633 tacgtagggg gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta gacggtgagg 60 caagtccgat gtgaaaaccc ggggctcaac cccgggattg cattggaaac tgtttgactc 120 gagtactgga ggggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gcttactgga cagtaactga cgttgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 634 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 634 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggccttt 60 taagcgtgac gtgaaatgta ggcgctcaac gtctgaattg cgtcgcgaac tgttaggctt 120 gagtagacgg aatgtcggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgacagca gttttactga cgctcatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 635 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 635 tacgtaggtg gcgagcgttg ttcggattta ttgggcgtaa agggtccgca ggtggttgga 60 taagtttgac gtgaaatccc agagctcaac tctggaactg cgttgaaaac tgtctgactg 120 gagtatcgga gaggagattg gaattccagg tgtagcggtg gaatgcgtag atatctggaa 180 gaacaccgaa agcgaaggca gatctctgga cgataactga cactcaggga cgaaagtatg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 636 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 636 tacgtaggga gcgagcgttg tccggaatta ctgggtgtaa agggtgcgta ggcgggtttg 60 caagtcagat gtgaaatgcc ggggctcaac cccggagctg catttgaaac tgtagatctt 120 gagtgaggta gaggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacatcggt ggcgaaggcg gcttactggg cctttactga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 637 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 637 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcgagt 60 caagtcagcg gtcaaactgc ggcgctcaac gccgtaccgc cgttgaaact ggcgcgctcg 120 agtttgtgcg aggatggcgg aatgcgcagt gtagcggtga aatgcataga tattgcgcag 180 aactccgatt gcgaaggcag ctgtccagca cactactgac gctcatgcac gaaagcgtgg 240 gtatcgaaca g 251 <210> 638 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 638 tacgtagggg gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta gacggcaagg 60 caagtctgat gtgaaaggtg tgggctcaac tcacaaactg cattggaaac tgttctgcta 120 gagtgcagga gaggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcatag atattaggag 180 gaacaccggc ggcgaaggcg gcttactgga ctgtaactga cgttgaggct cgaaagcgtg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 639 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 639 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggccggatat 60 taagcgtgtt gtgaaatgta gatgctcaac gtctgcactg cagcgcgaac tggtgtcctt 120 gagtgcgcag gaagtcggcg gaattcgttg tgtagcggtg aaatgcttag atatgacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gctgactgta gcgttactga cgctgaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 640 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 640 tacgaggggt gcaagcgttg ttcggaatta ctgggcgtaa agggagcgta ggcggagatt 60 caagcggatt gtacaatccc ggggcccaac cccggctctg cagtccgaac tggatctctt 120 ggatagttca ggggcaggcg gaattcctgg tgtagcggtg gaatgcgtag agatcaggaa 180 gaacaccgat ggcgaaggca gcctgctggg gactcatcga cgctgaggct cgaaagtgcg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 641 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 641 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccgatggt 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgcactg cgtcgcgaac tggccgtctt 120 gagtgagttc gatgtaggcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gcctacaagg cctttactga cgctaaagct cgaaggtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 642 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 642 tacgtaggga gcgagcgtta tccggaatta ttgggcgtaa agggtgcgta gatggcaata 60 taagtcttat gtaaaaatgc tgggctcaac ccagtagggc ataagatact gtatagctcg 120 agtattggag aggcaagtgg aactccatgt gtagcggtaa aatgcgtaaa tatatggaag 180 aacaccagtg gcgaaggcgg cttgctagcc agatactgac attgaggcac gaaagcgtgg 240 ggagcaaaca g 251 <210> 643 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 643 tacggaggat gcaagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgta ggcggatgat 60 taagcgtgag gtgaaatgcc actgctcaac agtggaactg cctcgcgaac tggtcgtctt 120 gaatgctcct gccgtgggag gaatgtgtgg tgtagcggtg aaatgcatag agatcacaca 180 gaacaccgat tgcgaaggca tctcacgaag gggtgattga cgctgaggca cgaaagcgtg 240 gggatcaaac ag 252 <210> 644 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 644 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggcggagact 60 taagcgtgct gtgaaatgta ccggctcaac cggtgagttg cagcgcgaac tgggtttctt 120 gagtgagtgc gaggtatgcg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaactccgat tgcgaaggca gcgtaccagt ccttaactga cgctaaagct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 645 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 645 tacagaggtc gcaagcgttg ttcggattta ctgggcgtaa agggcgcgta ggcggccgtg 60 cgtgtcggat gtgaaatctc cgggctcaac ccggaaagtg cgtccgaaac tgcatggctc 120 gagttcggga gagggaatcg gaatgcaggg tgtagcggtg aaatgcgttg atatcctgca 180 gaacaccgga ggcgaaggcg gattcctgga acgaaactga cgctcaggcg cgaaagtcgg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 646 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 646 tacggaggat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggtgcgca ggcggcgtgt 60 caagtcagcg gtcaaaatgc ggcgctcaac gccgtaccgc cgttgaaact ggcatgctcg 120 agttcgtgcg aggatggcgg aatgcgcggt gtagcggtga aatgcataga tatcgcgcag 180 aactccgatt gcgaaggcag ctgtccagca cacgactgac gctcatgcac gaaagcgtgg 240 gtatcgaaca g 251 <210> 647 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 647 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccggtgtg 60 taagcgtgac gtcaaataca gccgctcaac ggttgtccgc gtcgcgaact gcatgccttg 120 agtacgctgc aagtgggcgg aattcgtggt gtagcggtga aatgcttaga tatcacgaag 180 aactccgatt gcgaaggcag cccgctgttg cgtcactgac gctgaggctc gaaggtgcgg 240 gtatcgaaca g 251 <210> 648 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 648 tacgtaggga gcgagcgttg tccggaatta ctgggtgtaa agggagtgca ggcgggactg 60 caagtcagat gtgaaatgta ggggcttaac ccctgaactg catttgaaac tgtagttctt 120 gagtgaagta gaggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacatcagt ggcgaaggcg gcttactggg cttttactga cgctgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 649 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 649 tacggaaggt ccgggcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgca ggccggtgct 60 taagcgtgac gtgaaatgta gccgctcaac ggctgacgtg cgtcgcgaac tgggtgcctt 120 gagtgagtac gacgtgtacg gaattcgtgg tgtagcggtg aaatgcttag atatcacgaa 180 gaaccccgat tgcgaaggca gtgcacgagt ccttaactga cgctaatgct cgaaagtgcg 240 ggtatcgaac ag 252 <210> 650 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 650 tacgtatgga gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgta gactgcacgg 60 caagtcagat gtgaaagccc ggggctcaac ctcggaactg catttgaaac tgtcgagcta 120 gagtacagga gaggtaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gcttactgga ctgtaactga cgttgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 651 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 651 tacgtagggg gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgca gacggcagtg 60 caagtctgat gtgaaagccc ggggctcaac cccggaactg cattggaaac tgtacagctt 120 gagtgtcgga gaggtaagcg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccggt ggcgaaggcg gcttactgga cgattactga cgttgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252 <210> 652 <211> 251 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 652 tacggaagat gcgagcgtta tccggattta ttgggtttaa agggagcgta ggcggacgct 60 taagcctgcg gtcaaatgtc agcgcccaac gctggcctgc cgtgggaact gggtgtcttg 120 aatgtgcaca aggaaggtgg aattcgtggt gtagcggtga aatgcttaga tatcacgaag 180 aactccgatt gcgaaggcag ccttctgggg catgattgac gctgaggctc gaaagcgcgg 240 gaatcaaaca g 251 <210> 653 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 653 tacgaggggt gcaagcgttg ttcggaatta ctgggcgtaa agggagcgta ggcggagatt 60 caagcggatt gtacaatccc ggggcccaac cccggttctg cagtccgaac tgggtttctt 120 ggatagttca ggggcaagcg gaattcctgg tgtagcggtg gaatgcgtag agatcaggaa 180 gaacaccgat ggcgaaggca gcttgctggg gacttatcga cgctcatgct cgaaagtgcg 240 ggtagcaaac ag 252 <210> 654 <211> 252 <212> DNA <213> Artificial sequence <220> <223> 16S rRNA amino acid sequence <400> 654 tacgtatggt gcaagcgtta tccggattta ctgggtgtaa agggagcgca ggcggtgcgg 60 caagtctgat gtgaaagccc ggggctcaac cccggtactg cattggaaac tgtcgtacta 120 gagtgtcgga ggggtaagtg gaattcctag tgtagcggtg aaatgcgtag atattaggag 180 gaacaccagt ggcgaaggcg gcttactgga cgataactga cgctgaggct cgaaagcgtg 240 gggagcaaac ag 252

Claims (24)

  1. 바람직한 유전 형질(hereditable trait)을 갖는 반추 동물(ruminating animal)을 선택하는 방법에 있어서,
    동물의 마이크로바이옴(microbiome)에서 상기 유전 형질과 관련된 적어도 하나의 유전성 박테리아(hereditable bacteria)의 양을 분석하여, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 단계를
    포함하고,
    상기 유전성 박테리아의 양은 동물이 바람직한 유전 형질을 갖고 있는지 여부를 나타내고, 상기 유전성 박테리아는 표 1에 제시된 조작 분류 단위(operational taxonomic unit, OTU) 중 어느 하나이고, 상기 형질은 표 1에 제시된 바와 같은 상기 적어도 하나의 유전성 박테리아에 해당하는 형질인, 바람직한 유전 형질을 갖는 반추 동물을 선택하는 방법.
  2. 반추 동물의 무리(herd)를 관리하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 무리의 반추 동물의 마이크로바이옴에서 상기 유전 형질과 관련된 적어도 하나의 유전성 박테리아의 양을 분석하는 단계로서, 상기 유전성 박테리아의 양은 동물이 바람직하지 않은 유전 형질을 갖고 있다는 것을 나타내고, 상기 유전성 박테리아는 표 1에 제시된 조작 분류 단위(OTU) 중 어느 하나이고, 상기 형질은 표 1에 제시된 바와 같은 상기 적어도 하나의 유전성 박테리아에 해당하는 형질인, 단계와,
    (b) 상기 바람직하지 않은 형질을 갖는 동물을 상기 무리에서 제거하는 단계를
    포함하는, 반추 동물의 무리를 관리하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유전성 박테리아는 라크노스피라세애 과(family lachnospiraceae) 또는 프레보텔라 속(genus prevotella)인, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반추 동물은 암소(cow)인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    선택된 동물 또는 이의 자손(progeny)을 번식을 위해 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    양을 분석하는 상기 단계는 상기 적어도 하나의 박테리아의 게놈(genome)의 적어도 하나의 유전자의 발현을 분석함으로써 실행되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    양을 분석하는 상기 단계는 상기 마이크로바이옴의 샘플로부터 유래된 DNA를 시퀀싱(sequencing)하여 실행되는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로바이옴은 반추위 마이크로바이옴(rumen microbiome) 또는 분변 마이크로바이옴(fecal microbiome)을 포함하는, 방법.
  9. 반추 동물을 번식시키는 방법에 있어서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 선택된 반추 동물을 번식시켜 상기 반추 동물을 번식시키는 단계를
    포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    선택된 상기 반추 동물이 암컷 반추 동물인 경우, 상기 방법은 상기 암컷 반추 동물을 수컷 반추 동물의 정액(semen)으로 인공 수정하는 단계를 포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수컷 반추 동물은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 선택되는, 반추 동물을 번식시키는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    선택된 상기 반추 동물이 수컷 반추 동물인 경우, 상기 방법은 암컷 반추 동물을 상기 수컷 반추 동물의 정액으로 수정하는 단계를 포함하는, 반추 동물을 번식시키는 방법.
  13. 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 방법에 있어서,
    상기 반추 동물의 수컷과 암컷을 번식시켜 원하는 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 단계를
    포함하고,
    상기 수컷 및/또는 상기 암컷 반추 동물 중 어느 한 쪽의 반추위 마이크로바이옴은 미리 결정된 수준 이상으로 표 3에 제시된 바와 같은 OTU를 갖는 유전성 미생물을 포함하는, 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유전성 미생물은 유전 형질과 관련이 있는, 바람직한 마이크로바이옴을 갖는 반추 동물의 수를 증가시키는 방법.
  15. 반추 동물의 형질을 변경하는 방법에 있어서,
    표 2에 제시된 조작 분류 단위(OTU)를 갖고 SEQ ID NOs: 38-50 및 314-615에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는 적어도 하나의 미생물을 포함하는 미생물 조성물(microbial composition)을 반추 동물에게 제공해서 상기 반추 동물의 형질을 변경하는 단계를
    포함하고,
    상기 미생물 조성물은 상기 반추 동물의 마이크로바이옴을 포함하지 않고, 상기 형질은 표 2에 제시된 바와 같은 상기 적어도 하나의 미생물에 해당하는 형질인, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 미생물 조성물은 20개 이하의 미생물 종을 포함하는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 미생물 조성물은 50개 이하의 미생물 종을 포함하는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 미생물은 표 1에 제시된 OTU를 갖는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  19. 반추 동물의 형질을 변경하는 방법에 있어서,
    표 2에 제시된 OTU를 특이적으로 하향조절하는 작용제(agent)를 상기 반추 동물에게 제공해서 상기 반추 동물의 형질을 변경하는 단계를
    포함하고,
    상기 형질은 표 2에 제시된 바와 같은 상기 적어도 하나의 미생물에 해당하는 형질인, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 미생물은 SEQ ID NOs: 7-37 및 51-313에 제시된 바와 같은 16S rRNA 서열을 갖는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 미생물은 표 1에 제시된 OTU를 갖는, 반추 동물의 형질을 변경하는 방법.
  22. 표 2에 제시된 OTU를 갖는 적어도 하나의 미생물을 포함하는 미생물 조성물에 있어서,
    상기 미생물 조성물은 마이크로바이옴이 아닌, 미생물 조성물.
  23. 제22항에 있어서,
    15개 이하의 박테리아 종을 포함하는, 미생물 조성물.
  24. 제22항에 있어서,
    20개 이하의 박테리아 종을 포함하는, 미생물 조성물.
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