Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.46
no.6
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pp.44-55
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2009
Diagnosis of diseases using gene expression data obtained from microarray chip is an active research area recently. It has been done by general machine learning algorithms, because it is difficult to analyze directly. However, recent research results about the analysis based on the interaction between genes is essential for the gene expression analysis, which means the analysis using the traditional machine learning algorithms has limitations. In this paper, we classify the gene expression data using the hyper-network model that considers the higher-order correlations between the features, and then compares the classification accuracies. And also, we present the new hypo-network model that improve the disadvantage of existing model, and compare the processing performances of the existing hypo-network model based on general sequential processor and the improved hypo-network model implemented on parallel processors. In the experimental results, we show that the performance of our model shows improved and competitive classification performance than traditional machine learning methods, as well as, the existing hypo-network model. We show that the performance is maximized when the hypernetwork model is implemented on our parallel processors.
Objective: Production of ROS from glucose toxicity results in injury of pancreatic $\beta$-cells in diabetes models. This study was undertaken to examine the influence of Lespedeza Cuneata extract (LCE) on cytoprotective effects on glucose toxicity, insulin secretion and gene expression in RIN-m5F cells. Methods: First, we measured LCE's antioxidant activity by DPPH free radical-scavenging activity and SOD activity. After the various concentrations of LCE were added to the RIN-m5F cells, we measured cell viability with glucose stimulation by MTT assay and glucose-stimulated insulin secretion. We analyzed gene expression with Agilent whole mouse genome 44K oligo DNA microarray and searched for related pathways in KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Lastly we measured INS-1, INS-2, INS-R, IRS-1, IRS-2, IRS-3, GLP-1R, and GLP-2R mRNA expression by real time RT-PCR. Results: Free radical-scavenging activity, SOD activity and insulin secretion increased dependent on LCE concentration, but LCE did not show considerable cytoprotective effect on RIN-m5F cells. More than twice expressed gene was 6362 in Oligo DNA chip. In KEGG, the most related pathway was the metabolic pathway. In the insulin signaling pathway, up expressed genes were Irs1, Mapk8, Akt1, and Lipe and down expressed genes were Rhoq, Fbp2, Prkar2b, Gck, and Prkag1. In real time RT-PCR, IRS-2, and IRS-3 expression increased significantly compared to the control group on LCE $12{\mu}g/m{\ell}$ concentration and GCK expression decreased significantly compared to the control group. Conclusions: These results show that LCE encourages insulin secretion and insulin metabolism by complicated gene mechanisms. Further mechanism study and clinical study seem to be necessary about Lespedeza Cuneata.
Kim, Youn-Jung;Chang, Suk-Tai;Yun, Hye-Jung;Ryu, Jae-Chun
Proceedings of the Korea Society of Environmental Toocicology Conference
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2003.05a
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pp.187-187
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2003
Methylmercury (MeHg), one of the heavy metal compounds, can cause severe damage to the central nervous system in humans. Many reports have shown that MeHg is poisonous to human body through contaminated foods and has released into the environment. Despite many studies on the pathogenesis of MeHg-induced central neuropathy, no useful mechanism of toxicity has been established so far. In this study, two methods, cDNA Microarray and SSH, were performed to assess the expression profile against MeHg and to identify differentially expressed genes by MeHg in neuroblastoma cell line. TwinChip Human-8K (Digital Genomics) was used with total RNA from SH-SY5Y (human neuroblastoma cell line) treated with solvent (DMSO) and 6.25 uM (IC50) MeHg. And we performed forward and reverse SSH method on mRNA derived from SH-SY5Y treated with DMSO and MeHg (6.25 uM). Differentially expressed cDNA clones were sequenced and were screened by dot blot and ribonuclease protection assay to confirm that individual clones indeed represent differentially expressed genes. These sequences were identified by BLAST homology search to known genes or expressed sequence tags (ESTs). Analysis of these sequences may provide an insight into the biological effects of MeHg in the pathogenesis of neurodegenerative disease and a possibility to develop more efficient and exact monitoring system of heavy metals as environmental pollutants.
Lee, Dong-Mok;Lee, Ki-Ho;Choi, Jin Ho;Hyun, Jin Hee;Lee, Eun Ju;Bajracharya, Prati;Lee, Yong Seok;Chang, Jongsoo;Chung, Chung Soo;Choi, Inho
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.22
no.8
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pp.1091-1101
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2009
In an attempt to understand the biochemical mechanism for the synthesis of the anabolic steroid, 19-nortestosterone, produced by prepubertal boar testes and its physiological role, normalized complementary DNA (cDNA) from boar testes was generated. DNA sequencing of 2,016 randomly selected clones yielded 794,116 base pairs of high quality nucleotide sequence. Computer-assisted assembly of the nucleotide sequence of each clone resulted in 423 contigs and 403 singletons including several genes for steroidogenic enzymes and molecules related to steroid metabolism. Analysis of gene expression pattern by use of the presently-fabricated cDNA microarray identified a number of genes that were differentially expressed during the postnatal development period in boar testes. Two genes of unknown function were identified to be highly expressed in the testis of 2-weeks-old neonatal boar. In addition, the sequencing of open reading frames of these genes revealed their homology with human alpha hemoglobin and Homo sapiens hypothetical LOC643669, transcript variant 1. Moreover, the transcripts of these genes were also detected in porcine muscle and adipocytes, in addition to Leydig cells of pigs.
Nitric oxide(NO) has been known to play important roles in numerous physiologic processes including neurotransmission, vasorelaxation, and cellular apoptosis. Using a mouse cDNA gene chip, we examined expression patterns and time course of NO-dependent genes in mouse macrophage RAW264.7 cells. Genes shown to be upregulated more than two fold or at least at two serial time points were further selected and validated by RT-PCR. Finally, 81 selected genes were classified by function as signaling, apoptosis, inflammation, transcription, translation, ionic homeostasis and metabolism. Among those, genes related with signaling, apoptosis and inflammation, such as guanylate cyclase 1, soluble, alpha3(Gucy1a3); protein kinase C, alpha($Pkc{\alpha}$); lymphocyte protein tyrosine kinase(Lck); BCL2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein(Bnip3); apoptotic protease activating factor 1(Apaf1); X-linked inhibitor of apoptosis(Xiap); cyclin G1(Ccng1); chemokine(C-C motif) ligand 4(Ccl4); B cell translocation gene 2, anti-proliferative(Btg2); lysozyme 2(Lyz2); secreted phosphoprotein 1(Spp1); heme oxygenase(decycling) 1(Hmox1); CD14 antigen(Cd14); and granulin(Grn) may play important roles in NO-dependent responses in murine macrophages.
An, Yu-Ri;Kim, Seung-Jun;Park, Hye-Won;Kim, Jun-Sub;Oh, Moon-Ju;Kim, Youn-Jung;Ryu, Jae-Chun;Hwang, Seung-Yong
Molecular & Cellular Toxicology
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v.5
no.3
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pp.250-256
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2009
Toxicogenomics using microarray technology offers the ability to conduct large-scale detections and quantifications of mRNA transcripts, particularly those associated with alterations in mRNA stability or gene regulation. In this study, we developed the HazChem Human Array V2 using the Agilent Sure-Print technology-based custom array, which is expected to facilitate the identification of environmental toxicants. The array was manufactured using 600 VOCs and PAHs-specific genes identified in previous studies. In order to evaluate the viability of the manufactured HazChem human array V2, we analyzed the gene expression profiles of 9 environmental toxicants (6 VOCs chemicals and 3 PAHs chemicals). As a result, nine toxicants were separated into two chemical types-VOCs and PAHs. After the chip validations with VOCs and PAHs, we conducted an expression profiling comparison of additional chemical groups (POPs and EDCs) using data analysis methods such as hierarchical clustering, 1-way ANOVA, SAM, and PCA. We selected 58 genes that could be classified into four chemical types via statistical methods. Additionally, we selected 63 genes that evidenced significant alterations in expression with all 13 environmental toxicants. These results suggest that the HazChem Human Array V2 will expedite the development of a screening system for environmentally hazardous materials at the level of toxicogenomics in the future.
Park, Tae-Jung;Park, Jong-Pil;Lee, Seok-Jae;Hong, Hyo-Jeong;Lee, Sang-Yup
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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v.11
no.2
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pp.173-177
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2006
In this study, a novel strategy was developed for the highly selective immobilization of proteins, using the polyhydroxyalkanoate (PHA) depolymerase substrate binding domain (SBD) as an active binding domain. In order to determine the appropriacy of this method for immunodiagnostic assays, the single-chain antibody (ScFv) against the hepatitis B virus (HBV) preS2 surface protein and the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) envelope protein (SCVe) were fused to the SBD, then directly immobilized on PH A-coated slides via microspotting. The fluorescence-labeled HBV antigen and the antibody against SCVe were then utilized to examine specific interactions on the PHA-coated surfaces. Fluorescence signals were detected only at the spotted positions, thereby indicating a high degree of affinity and selectivity for their corresponding antigens/antibodies. Furthermore, we detected small amounts of ScFv-SBD (2.7 ng/mL) and SCVe-SBD fusion proteins (0.6ng/mL). Therefore, this microarray platform technology, using PHA and SBD, appears generally appropriate for immunodiagnosis, with no special requirements with regard to synthetic or chemical modification of the biomolecules or the solid surface.
Kim, Su-Hwan;Kim, Young-Sung;Lee, Su-Yeon;Kim, Kyoung-Hwa;Lee, Yong-Moo;Kim, Won-Kyung;Lee, Young-Kyoo
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.41
no.4
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pp.192-200
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2011
Purpose: The aim of this study is to compare the gene expression profile in mesenchymal stem cells derived from dental tissues and bone marrow for characterization of dental stem cells. Methods: We employed GeneChip analysis to the expression levels of approximately 32,321 kinds of transcripts in 5 samples of bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) (n=1), periodontal ligament stem cells (PDLSCs) (n=2), and dental pulp stem cells (DPSCs) (n=2). Each cell was sorted by a FACS Vantage Sorter using immunocytochemical staining of the early mesenchymal stem cell surface marker STRO-1 before the microarray analysis. Results: We identified 379 up-regulated and 133 down-regulated transcripts in BMSCs, 68 up-regulated and 64 down-regulated transcripts in PDLSCs, and 218 up-regulated and 231 down-regulated transcripts in DPSCs. In addition, anatomical structure development and anatomical structure morphogenesis gene ontology (GO) terms were over-represented in all three different mesenchymal stem cells and GO terms related to blood vessels, and neurons were over-represented only in DPSCs. Conclusions: This study demonstrated the genome-wide gene expression patterns of STRO-$1^+$ mesenchymal stem cells derived from dental tissues and bone marrow. The differences among the expression profiles of BMSCs, PDLSCs, and DPSCs were shown, and 999 candidate genes were found to be definitely up- or down-regulated. In addition, GOstat analyses of regulated gene products provided over-represented GO classes. These data provide a first step for discovering molecules key to the characteristics of dental stem cells.
$\beta$-Glucans have been known to exhibit antitumor activities by potentiating host immunity by an unknown mechanism. The C-type lectin dectin-1, a $\beta$-glucan receptor, is found on the macrophage and can recognize various $\beta$-glucans. Previously, we demonstrated the presence of $\beta$-glucan receptor, dectin-1, on the Raw 264.7 cells as well as on murine mucosal organs, such as the thymus, the lung, and the spleen. In order to investigate immunopotentiation of innate immunity by $\beta$-glucan, we stimulated a murine macrophage Raw 264.7 cell line with $\beta$-glucans from Pleurotus ostreatus, Saccharomyces cerevisiae, and Laminaria digitata. Then, we analyzed cytokines such as tumor necrosis factor (TNF)-$\alpha$ and interleukin (IL)-6 by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). In addition we analyzed gene expression patterns in $\beta$-glucan-treated Raw 264.7 cells by applying total mRNA to cDNA microarray to investigate the expression of 7,000 known genes. When stimulated with $\beta$-glucans, the macrophage cells increased TNF-$\alpha$ expression. When co-stimulation of the cells with $\beta$-glucan and lipopolysaccharide (LPS), a synergy effect was observed by increased TNF-$\alpha$ expression. In IL-6 expression, any of the $\beta$-glucans tested could not induce IL-6 expression by itself. However, when co-stimulation occurred with $\beta$-glucan and LPS, the cells showed strong synergistic effects by increased IL-6 expression. Chip analysis showed that $\beta$-glucan of P. ostreatus increased gene expressions of immunomodulating gene families such as kinases, lectin associated genes and TNF-related genes in the macrophage cell line. Induction of TNF receptor expression by FACS analysis was synergized only when co-stimulated with $\beta$-glucan and LPS, not with $\beta$-glucan alone. From these data, $\beta$-glucan increased expressions of immunomodulating genes and showed synergistic effect with LPS.
Kim, Chang-Woon;Choi, Eun-Ju;Kim, Eun-Jin;Siregar, Adrian S.;Han, Jaehee;Kang, Dawon
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.35
no.4
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pp.315-322
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2020
Aquaporin channels (AQPs) are known to play an important role in the development of ovarian follicles through their function in water transport pathways. Compared to other AQPs, research on the role of AQP4 in female reproductive physiology, particularly in cattle, remains limited. In our previous study, gene chip microarray data showed a downregulation of AQP4 in bovine cystic follicles. This study was performed to validate the AQP4 expression level at the protein level in bovine follicles using immunohistochemistry, Western blotting, and immunoprecipitation assays. Immunostaining data showed that AQP4 was expressed in granulosa and theca cells of bovine ovarian follicles. The ovarian follicles were classified according to size as small (< 10 mm) or large (> 25 mm) in diameter. Consistent with earlier microarray data, semi-quantitative PCR data showed a decrease in AQP4 mRNA expression in large follicles. Western blot analysis showed a downregulation of the AQP4 protein in large follicles. In addition, AQP4 was immunoprecipitated and blotted with anti-AQP4 antibody in small and large follicles. Accordingly, AQP4 exhibited a low expression in large follicles. These results show that AQP4 is downregulated in bovine ovarian large follicles, suggesting that the downregulation of AQP4 expression may interfere with follicular water transport, leading to bovine follicular cysts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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