What is Hi-C Metagenomics? Hi-C 기반 Metagenomics란 무엇인가?

Phase Genomics Blog

What is Hi-C Metagenomics?

Hi-C 기반 Metagenomics란 무엇인가?

Genome-resolved microbiome analysis를 가능하게 하는 Hi-C metagenomics technology와 기존 shotgun metagenomics의 한계를 알아봅니다.

최근 microbiome 및 environmental genomics 연구가 빠르게 발전하면서, 단순 microbial composition 분석을 넘어 개별 microbial genome reconstruction 및 microbial interaction 분석에 대한 관심이 증가하고 있습니다.

하지만 기존 shotgun metagenomics approach만으로는 complex microbial community 내에서 어떤 DNA sequence가 어떤 organism에 속하는지 정확하게 구분하는 데 한계가 존재합니다.

이러한 문제를 해결하기 위한 접근법 중 하나가 바로 Hi-C metagenomics 입니다.

기존 Shotgun Metagenomics의 한계

Traditional shotgun metagenomics는 sample 내 존재하는 DNA를 무작위로 sequencing하여 microbial community를 분석하는 방식입니다.

이 방법은 microbial diversity 분석에는 매우 유용하지만, complex sample에서는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

  • Fragmented genome assembly
  • Inaccurate MAG binning
  • Unknown plasmid hosts
  • Unknown phage-host relationships
  • Contamination between microbial genomes
  • Strain-level resolution limitations

What is Hi-C Metagenomics?

Hi-C는 originally chromosome conformation capture 연구에서 개발된 기술로, 세포 내에서 물리적으로 가까이 존재하는 DNA fragment 간의 proximity 정보를 분석하는 방법입니다.

Hi-C metagenomics에서는 이 proximity information을 활용하여 같은 microbial cell 내부에 존재했던 DNA fragment를 서로 연결할 수 있습니다.

핵심 개념

"같은 세포 안에 존재했던 DNA는 서로 더 자주 연결된다"는 점을 활용하여 genome reconstruction 및 host attribution accuracy를 개선합니다.

Shotgun Sequencing vs Hi-C Metagenomics

Feature Shotgun Metagenomics Hi-C Metagenomics
Genome reconstruction Limited Improved genome-resolved analysis
Plasmid-host linkage Difficult Possible
Phage-host attribution Limited Enhanced
MAG binning accuracy Moderate Improved
Structural information Limited Available through proximity signal

주요 Application 분야

Gut Microbiome

장내미생물 내 strain-level genome reconstruction 및 host association 분석

Environmental Genomics

Soil, marine, wastewater microbiome 분석 및 microbial ecology 연구

AMR Tracking

Antimicrobial resistance gene와 host organism 간의 연결 분석

Phage-host Interaction

Bacteriophage와 microbial host interaction 분석

Phase Genomics Solutions

Phase Genomics는 Hi-C 기반 metagenomics 및 genome assembly workflow를 위한 advanced platform을 제공합니다.

ProxiMeta™

Genome-resolved metagenomics, plasmid-host linkage, phage-host attribution 분석을 위한 Hi-C metagenomics platform

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Chromosome-scale genome scaffolding 및 genome assembly optimization을 위한 Hi-C platform

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Conclusion

Hi-C metagenomics는 기존 shotgun sequencing 기반 microbiome analysis의 한계를 보완하며, genome-resolved microbial analysis를 가능하게 하는 강력한 접근법입니다.

특히 plasmid-host linkage, phage-host interaction, MAG reconstruction accuracy 개선과 같은 영역에서 중요한 가능성을 보여주고 있으며, 향후 microbiome 및 environmental genomics 연구에서 더욱 활용 범위가 확대될 것으로 기대됩니다.

Interested in Hi-C Metagenomics?

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