• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권4호
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• pp.563-573
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• 2022

Xanthomonas arboricola pv. juglandis (Xaj) is a globally important bacterial pathogen of walnut trees that causes substantial economic losses in commercial walnut production. Although prophages are common in bacterial plant pathogens and play important roles in bacterial diversity and pathogenicity, there has been limited investigation into the distribution and function of prophages in Xaj. In this study, we identified and characterized 13 predicted prophages from the genomes of 12 Xaj isolates from around the globe. These prophages ranged in length from 11.8 kb to 51.9 kb, with between 11-75 genes and 57.82-64.15% GC content. The closest relatives of these prophages belong to the Myoviridae and Siphoviridae families of the Caudovirales order. The phylogenetic analysis allowed the classification of the prophages into five groups. The gene constitution of these predicted prophages was revealed via Roary analysis. Amongst 126 total protein groups, the most prevalent group was only present in nine prophages, and 22 protein groups were present in only one prophage (singletons). Also, bioinformatic analysis of the 13 identified prophages revealed the presence of 431 genes with an average length of 389.7 bp. Prokka annotation of these prophages identified 466 hypothetical proteins, 24 proteins with known function, and six tRNA genes. The proteins with known function mainly comprised prophage integrase IntA, replicative DNA helicase, tyrosine recombinase XerC, and IS3 family transposase. There was no detectable insertion site specificity for these prophages in the Xaj genomes. The identified Xaj prophage genes, particularly those of unknown function, merit future investigation.

• Animal Bioscience
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• 제35권9호
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• pp.1289-1302
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• 2022

The next generation sequencing has significantly contributed to clarify the genome structure of many species of zootechnical interest. However, to date, some portions of the genome, especially those linked to a heterogametic nature such as the Y chromosome, are difficult to assemble and many gaps are still present. It is well known that the fluorescence in situ hybridization (FISH) is an excellent tool for identifying genes unequivocably mapped on chromosomes. Therefore, FISH can contribute to the localization of unplaced genome sequences, as well as to correct assembly errors generated by comparative bioinformatics. To this end, it is necessary to have starting points; therefore, in this study, we reviewed the physically mapped genes on the Y chromosome of cattle, buffalo, sheep, goats, pigs, horses and alpacas. A total of 208 loci were currently mapped by FISH. 89 were located in the male-specific region of the Y chromosome (MSY) and 119 were identified in the pseudoautosomal region (PAR). The loci reported in MSY and PAR were respectively: 18 and 25 in Bos taurus, 5 and 7 in Bubalus bubalis, 5 and 24 in Ovis aries, 5 and 19 in Capra hircus, 10 and 16 in Sus scrofa, 46 and 18 in Equus caballus. While in Vicugna pacos only 10 loci are reported in the PAR region. The correct knowledge and assembly of all genome sequences, including those of genes mapped on the Y chromosome, will help to elucidate their biological processes, as well as to discover and exploit potentially epistasis effects useful for selection breeding programs.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제30권11호
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• pp.1529-1539
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• 2017

Objective: The objective of this study was to compare the DNA methylation profile in the longissimus dorsi muscle between Small Tailed Han and Dorper${\times}$Small Tailed Han crossbred sheep which were known to exhibit significant difference in meat-production. Methods: Six samples (three in each group) were subjected to the methylated DNA immunoprecipitation sequencing (MeDIP-seq) and subsequent bioinformatics analyses to detect differentially methylated regions (DMRs) between the two groups. Results: 23.08 Gb clean data from six samples were generated and 808 DMRs were identified in gene body or their neighboring up/downstream regions. Compared with Small Tailed Han sheep, we observed a tendency toward a global loss of DNA methylation in these DMRs in the crossbred group. Gene ontology enrichment analysis found several gene sets which were hypomethylated in gene-body region, including nucleoside binding, motor activity, phospholipid binding and cell junction. Numerous genes were found to be differentially methylated between the two groups with several genes significantly differentially methylated, including transforming growth factor beta 3 (TGFB3), acyl-CoA synthetase long chain family member 1 (ACSL1), ryanodine receptor 1 (RYR1), acyl-CoA oxidase 2 (ACOX2), peroxisome proliferator activated receptor-gamma2 (PPARG2), netrin 1 (NTN1), ras and rab interactor 2 (RIN2), microtubule associated protein RP/EB family member 1 (MAPRE1), ADAM metallopeptidase with thrombospondin type 1 motif 2 (ADAMTS2), myomesin 1 (MYOM1), zinc finger, DHHC type containing 13 (ZDHHC13), and SH3 and PX domains 2B (SH3PXD2B). The real-time quantitative polymerase chain reaction validation showed that the 12 genes are differentially expressed between the two groups. Conclusion: In the current study, a tendency to a global loss of DNA methylation in these DMRs in the crossbred group was found. Twelve genes, TGFB3, ACSL1, RYR1, ACOX2, PPARG2, NTN1, RIN2, MAPRE1, ADAMTS2, MYOM1, ZDHHC13, and SH3PXD2B, were found to be differentially methylated between the two groups by gene ontology enrichment analysis. There are differences in the expression of 12 genes, of which ACSL1, RIN2, and ADAMTS2 have a negative correlation with methylation levels and the data suggest that DNA methylation levels in DMRs of the 3 genes may have an influence on the expression. These results will serve as a valuable resource for DNA methylation investigations on screening candidate genes which might be related to meat production in sheep.

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2007년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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• pp.120-122
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• 2007

All living organisms use numerous signal-transduction pathways to sense and respond to their environments and thereby survive and proliferate in a range of biological niches. Molecular dissection of these signalling networks has increased our understanding of these communication processes and provides a platform for therapeutic intervention when these pathways malfunction in disease states, including infection. Owing to the expanding availability of sequenced genomes, a wealth of genetic and molecular tools and the conservation of signalling networks, members of the fungal kingdom serve as excellent model systems for more complex, multicellular organisms. Here, we employed Cryptococcus neoformans as a model system to understand how fungal-signalling circuits operate at the molecular level to sense and respond to a plethora of environmental stresses, including osmoticshock, UV, high temperature, oxidative stress and toxic drugs/metabolites. The stress-activated p38/Hog1 MAPK pathway is structurally conserved in many organisms as diverse as yeast and mammals, but its regulation is uniquely specialized in a majority of clinical Cryptococcus neoformans serotype A and D strains to control differentiation and virulence factor regulation. C. neoformans Hog1 MAPK is controlled by Pbs2 MAPK kinase (MAPKK). The Pbs2-Hog1 MAPK cascade is controlled by the fungal "two-component" system that is composed of a response regulator, Ssk1, and multiple sensor kinases, including two-component.like (Tco) 1 and Tco2. Tco1 and Tco2 play shared and distinct roles in stress responses and drug sensitivity through the Hog1 MAPK system. Furthermore, each sensor kinase mediates unique cellular functions for virulence and morphological differentiation. We also identified and characterized the Ssk2 MAPKKK upstream of the MAPKK Pbs2 and the MAPK Hog1 in C. neoformans. The SSK2 gene was identified as a potential component responsible for differential Hog1 regulation between the serotype D sibling f1 strains B3501 and B3502 through comparative analysis of their meiotic map with the meiotic segregation of Hog1-dependent sensitivity to the fungicide fludioxonil. Ssk2 is the only polymorphic component in the Hog1 MAPK module, including two coding sequence changes between the SSK2 alleles in B3501 and B3502 strains. To further support this finding, the SSK2 allele exchange completely swapped Hog1-related phenotypes between B3501 and B3502 strains. In the serotype A strain H99, disruption of the SSK2 gene dramatically enhanced capsule biosynthesis and mating efficiency, similar to pbs2 and hog1 mutations. Furthermore, ssk2, pbs2, and hog1 mutants are all hypersensitive to a variety of stresses and completely resistant to fludioxonil. Taken together, these findings indicate that Ssk2 is the critical interface protein connecting the two-component system and the Pbs2-Hog1 pathway in C. neoformans.

• KSBB Journal
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• 제21권2호
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• pp.144-150
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• 2006

본 연구는 메타게놈 유전자 특성과 E. coli에서 정상적으로 발현되는 유전자 특성을 생물정보학 기법으로 비교 분석하고 그 결과를 메타게놈 선별 연구에 활용하고자 하는데 그 목적을 두었다. 이를 위하여 메타게놈 유래의 URF 와 숙주세포로 이용되는 E. coli이 ORF에 대한 염기구조, 발현되는 단백질의 크기 및 분자량, 아미노산의 구성 및 코돈사용은 물론 전사와 번역에 관여하는 프로모터 부위와 리보솜 결합부위의 보존서열 특성을 비교 분석하였다. 메타게놈과 E. coli가 합성하는 단백질의 크기와 분자량은 매우 비슷한 경향을 보였으나, 아미노산의 조성비, G+C 함량 및 코돈사용에서는 매우 다른 경향을 나타내었다. 특히 전사와 번역에 직접적으로 관여하는 프로모터와 RBS 영역에서의 DNA 보존서열이 상당부분 부합되지 않아 E. coli에서 메타게놈의 발현율이 현저히 낮을 것으로 예측할 수 있었다. RBS와 같이 유전자 발현에 필수적인 조절인자가 메타게놈과 E. coli에서 큰 차이를 나타내는 문제점은 메타게놈으로부터 유용한 유전자원을 탐색하는 연구에서 심도있게 개선하여야 할 사항이다. 부분적으로는 라이브러리 구축에 사용되는 벡터 및 숙주의 개량을 통하여 위의 문제를 극복할 수도 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제18권4호
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• pp.565-571
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• 2008

생물정보학의 발전으로 다양한 형태의 생물정보가 컴퓨터 프로그램에 의해 양산되고 있다. 단순한 서열간의 비교나 작은 규모의 자료를 처리하기 보다는 다각화된 정보와 대규모의 생물정보를 취급하고 있다. 그 중에서 시각화와 annotation를 위한 도구개발은 지난 10년간 많은 연구가 되고 있는 분야이다. 그럼에도 일반화된 도구 개발은 생물정보의 다양성과 사용자 요구의 다양화로 인해 매우 어렵다. 본 논문에서는 유전체간 알려진 정보와 다중 관계 그래프를 이용하여 이를 annotation하고 시각화하는 GenoVA 시스템을 제안한다. 다중 정렬을 위한 몇 개의 프로그램이 존재하지만 그 방법들이 서열내의 복잡성 때문에 많은 정보가 누락된다. 따라서 제안된 방법에서는 pairwise alignment를 확장하여 모든 유전체간 비교를 통해 연관성 도출한다. 유전체간 보존되는 영역의 빈도수와 BLAST 점수가 높은 것을 블록노드라 하고 이들 간의 연관관계를 다중 관계 그래프로 표현하였다. 또한 GenoVA는 알려진 정보, COG, 유전자를 시각화하고 다중 관계 그래프의 한 영역을 중심으로 클러스터링된 경로를 계층적으로 보여주었다. 이때 누락되거나 알려지지 않은 유전자나 다른 annotation정보 추출할 수 있다. 본 논문의 실험을 위해 열 개의 박테리아 유전체가 사용되었고 시각화와 annotation을 위한 자료로 활용하였다. GenoVA는 새로운 유전체에 대한 개략적이고 전산적 annotation을 직관적이고 편리하게 제공한다.

• 생명과학회지
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• 제17권12호
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• pp.1622-1626
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• 2007

4개의 후보 유전자를 분석해본 결과, 돼지의 주요 염색체 부위 및 유전자들이 주요 경제성 요인들과 관계가 있는 것으로 확인됐다. 양돈업계에서 DNA 기술을 이용한 염색체 정보를 활용하기 위해 본 연구에서는 4개의 후보 유전자에서 생성된 중합효소연쇄반응(PCR) 생성물을 비교 재 서열 함으로써 단일염기변이(SNP) 표지들을 개발했다. 또한 이들 4개의 SNP에 대해 PCR 제한효소 절편길이 다형 성(RFLP)분석을 전개한 후, 이를 대한민국 내 버크셔 종 돼지 개체군의 유전자형을 분석하는데 활용했다. 본 연구는 유용한 단일염기변이를 식별하고 돼지개체군 내 경제적으로 중요한 특성들과 SNP의 연관성을 확인하는 데 그 목적이 있다.

• 한국가금학회지
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• 제37권3호
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• pp.275-282
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• 2010

닭의 대사 생리에 대한 연구는 산업적 가치 및 생물학, 의학적으로도 매우 중요하다. 닭의 유전체 염기서열 분석 결과는 2004년에 처음 발표되었고, 이러한 유전체 정보를 바탕으로 유전형과 표현형의 상관관계를 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 닭 유전체 정보를 바탕으로 대사 경로를 재확립하고, 닭 특이 대사 경로 유전체 데이터베이스를 구축하였다. 이를 위해 Perl 언어를 기반으로 개발된 자동 파이프라인(pipeline)을 이용하여 여러 생물정보 데이터베이스에 산재해 있는 닭 유전체에 관한 정보를 통합한 닭 특이 통합 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 구축된 닭 특이 통합 데이터베이스를기반으로PathoLogic 알고리즘을구현한Pathway Tools 소프트웨어를 이용하여 닭 특이 대사 경로를 재확립하였다. 결과적으로, 닭 유전체 Gallus_gallus-2.1에서 2,709개의 효소, 71개의 운반체(transporter)와 1,698개의 효소 반응, 8개의 운반 반응(transport reaction)이 도출되었다. 이를 통해 총 212개의 대사 경로가 재확립되었고, 1,360개의 화합물(compound)이 닭 특이 대사 데이터베이스에 포함되었다. 다른 종(사람, 생쥐, 소)과의 비교 분석을 통해 중요한 대사 경로가 닭 유전체에 보존되어 있음을 보였다. 또한, 닭 유전체의 assembly와 annotation의 질을 높이는 노력과 닭 및 조류에서 유전자 기능 및 대사 경로에 대한 연구가 필요한 것으로 나타났다. 결론적으로, 본 연구에서 재확립된 닭의 대사 경로 및 데이터베이스는 닭 및 조류의 대사 연구뿐만 아니라 포유동물 및 미생물과의 비교 생물학적 접근을 통한 의학 및 생물학적 연구에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제33권2호
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• pp.143-153
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• 2006

마이크로어레이(microarray) 실험은 수백 개 혹은 수천 개의 유전자 발현(expression) 정보를 한 번에 실험을 할 수 있기 때문에, 유전자 비교분석에 있어서 획기적인 실험 방법이다. 먼저, 각 유전자의 발현량을 측정하기 위해서 마이크로어레이 실험 결과로 생성된 이미지를 분석해야 한다. 그러나 마이크로어레이 이미지는 많은 유전자들로 구성되어 있기 때문에 사용자가 일일이 수동으로 유전자인 스팟(spot)들을 분석하기는 어려운 일이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 메타그리드(meta-grid)를 이용한 그리딩(gridding) 방법과 자동 그리딩 방법이 제안되었지만, 여전히 이 방법들은 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 메타 그리딩 방법은 동일한 마이크로어레이 칩에서 생성된 이미지일 지라도, 실험 시 발생하는 오류로 인해 그리딩 시 사용자의 수작업이 필요하다. 자동 그리딩 방법은 생성된 마이크로어레이 이미지가 잡영이 많거나 발현율이 낮을 경우, 이미지 분석 작업을 수행하지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 메타 그리딩 방법과 자동 그리딩 방법을 혼합한 새로운 그리딩 방법인 자동 메타 그리딩 방법을 위한 계층적 그리드 정렬(hierarchical grid alignment) 알고리즘을 제안한다. 자동 메타 그리딩 방법은 메타 그리드를 입력으로 하여, 계층적 그리드 정렬 알고리즘을 통해 메타 그리드를 마이크로어레이 이미지에 맞게 자동으로 정렬해주는 방법이다. 실험 결과, 본 논문에서 제안한 방법은 이전 방법들보다 휠씬 강건하고 신뢰할 수 있는 그리딩 결과를 제공하였다. 또한 같은 칩에서 생성된 다수의 이미지들을 동시에 분석하는 일괄 분석(batch analysis)시 제안한 방법을 적용함으로써, 보다 신뢰할 수 있는 일괄 분석 환경을 제공해 줄 수 있다. 분리된 빈도수가 높았다는 것과 무관하지 않을 것으로 사료된다. 특히 S. cerevisiae와 Z. rouxii 두 균주는 무염 또는 7% NaCl이 첨가된 배지에서 가장 먼저 가스를 생성하였으며 7% NaCl이 첨가된 조건하에서의 가스생산량은 Z. rouxii 및 S. cerevisiae 각각에서 0.024 ml/ml/hr, 0.013ml/ml/hr로 나타났다.분중 acetix acid ethyl ester, 3-methyl-1-butanol, acetix acid, 2-phenylethanol등의 성분이 다른 향기 성분에 비해 면적 비율이 높은 경향을 보였다.$의 반응표면을 정준분석한 결과 중속 변량인 ${\beta}-carotene$추출함량이 최대점임을 확인하였다. 3) 최적조건 즉, 압력은 350bar, 온도는 $51^{\circ}C$ 및 시간은 200min의 조건을 동시에 만족하는 관심영역에서의 ${\beta}-carotene$의 최대추출량은 생당근 100g당 10,611 ${\mu}g$으로 예측되었다.이 높은 반면 AsA는 둘다 낮은 편이었다. 무기질은 무에서 Fe, Ca, Na, K과 우엉에서는 Na, P, K의 잔존량이 높은 반면 우엉에서 Fe의 잔존율이 극히 낮았다. 6. 각종 조리시 비타민과 무기질의 잔존상태가 전체적으로 좋은 결과를 보인 채소의 순서는 사용된 횟수에 차이가 있으나 도라지>들깻잎, 양배추>무, 오이>참취, 상추>숙주>시금치, 우엉, 돌나물>당근, 호박>콩나물>가지로 나타났으며, 조리법 중에서 잔존율이 좋은 것은 비타민의 경우는 생채이었고 무기질은 생채, 볶음, 조림이었다. 또한 Vit.A는 생채, 볶음, 조림에서 Niacin은 생채, 조림, 찜에서 AsA는

• Molecules and Cells
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• 제38권3호
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• pp.210-220
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• 2015

Athletic performance is an important criteria used for the selection of superior horses. However, little is known about exercise-related epigenetic processes in the horse. DNA methylation is a key mechanism for regulating gene expression in response to environmental changes. We carried out comparative genomic analysis of genome-wide DNA methylation profiles in the blood samples of two different thoroughbred horses before and after exercise by methylated-DNA immunoprecipitation sequencing (MeDIP-Seq). Differentially methylated regions (DMRs) in the pre-and post-exercise blood samples of superior and inferior horses were identified. Exercise altered the methylation patterns. After 30 min of exercise, 596 genes were hypomethy-lated and 715 genes were hypermethylated in the superior horse, whereas in the inferior horse, 868 genes were hypomethylated and 794 genes were hypermethylated. These genes were analyzed based on gene ontology (GO) annotations and the exercise-related pathway patterns in the two horses were compared. After exercise, gene regions related to cell division and adhesion were hypermethylated in the superior horse, whereas regions related to cell signaling and transport were hypermethylated in the inferior horse. Analysis of the distribution of methylated CpG islands confirmed the hypomethylation in the gene-body methylation regions after exercise. The methylation patterns of transposable elements also changed after exercise. Long interspersed nuclear elements (LINEs) showed abundance of DMRs. Collectively, our results serve as a basis to study exercise-based reprogramming of epigenetic traits.