Until now, rare disease studies have mainly been carried out by detecting simple variants such as single nucleotide substitutions and short insertions and deletions in protein-coding regions of disease-associated gene panels using diagnostic next-generation sequencing in association with patient phenotypes. However, several recent studies reported that the detection rate hardly exceeds 50% even when whole-exome sequencing is applied. Therefore, the necessity of introducing whole-genome sequencing is emerging to discover more diverse genomic variants and examine their association with rare diseases. When no diagnosis is provided by whole-genome sequencing, additional omics techniques such as RNA-seq also can be considered to further interrogate causal variants. This paper will introduce a description of these multi-omics techniques and their applications in rare disease studies.
단백질은 대부분의 생물학적 과정에서 중대한 역할을 수행하고 있으므로, 단백질 진화, 구조와 기능을 알아내기 위하여 많은 연구가 수행되고 있는데, 단백질의 이차 구조는 이러한 연구의 중요한 기본적 정보이다. 본 연구는 대규모 단백질 구조 자료로부터 단백질 이차 구조 정보를 효과적으로 추출하여 미지의 단백질 서열이 가지는 이차 구조를 예측하려 한다. 질의 서열과 상동관계에 있는 단백질 구조자료내의 서열들을 광범위하게 찾아내기 위하여, 탐색에 사용하는 프로파일의 구성에 질의 서열과 유사한 서열들을 사용하고 갭을 허용하여 반복적인 탐색이 가능한 PSI-BLAST를 사용하였다. 상동 단백질들의 이차구조는 질의 서열과의 상동 관계의 강도에 따라 가중되어 이차 구조 예측에 기여되었다. 이차 구조를 각각 세 개와 여덟 개로 분류하는 예측 실험에서 상동 서열들과 신경망을 동시에 사용하여 93.28%와 88.79%의 정확도를 얻어서 기존 방법보다 성능이 향상되었다.
Later flow immunoassay (LFIA) is a protein analytical method based on immunoreaction. On the LFIA based protein analytical method, bioreceptor molecule plays a key role, and so a system that evaluates and manages the binding affinity of bioreceptor is needed to secure detection reliability. In this study, Lateral Flow Immunoassay based rapid Bioreceptor Screening Method (rBSM) is presented that provide a simple and quick evaluating method for the binding affinity to the target protein of the antibody as model bioreceptor. To verify this evaluation method, Virus-like particles (VLP) and anti-VLP antibodies are selected as a model norovirus, which is target protein, and the candidate bioreceptors respectively. Among the 5 different candidate antibodies, appropriate antibody could be sorted out within 30 minutes through rBSM. In addition, selected antibodies were applied to two representative LFIA based techniques, sandwich assay and competitive assay. Among these methods, sandwich assay showed more effective VLP detection method. Through applying selected antibodies and techniques to the commercialized mass production lines, an VLP detecting LFIA kit was developed with a detection limit of 1012 copies/g of VLPs in real samples. Since this proposed method in this study could be easily transformable into other combinations with bioreceptors, it is expected that this technique would be applied to LFIA kit development system and bioreceptor quality management.
Purpose: Grain quality is a general concept that covers many characteristics, ranging from physical to biochemical and physiochemical properties. Rice aging during storage is currently a challenge in the rice industry, and is a complicated process involving changes in all of the above properties. Spectroscopic techniques can be used to obtain information on the quality of rice samples in a non-destructive manner. Methods: The objective of this review was to highlight the factors that contribute to rice quality and aging, and to describe various spectroscopic modalities, particularly vibrational and hyperspectral imaging, for the assessment of rice quality. Results: Starch and protein are the main components of the rice endosperm, and are therefore key factors contributing to eating and cooking quality. While the overall starch, protein, and lipid content in the rice grain remains essentially unchanged during storage, structural changes do occur. These changes affect pasting and gel properties, and ultimately the flavor of cooked rice. In addition, grain quality is significantly affected by growing and environmental conditions, such as water availability, temperature, fertilizer application, and salinity stress. These properties can be evaluated using spectroscopic techniques, and rice samples can be discriminated by using multivariate statistical analysis methods. Conclusion: Hyperspectral imaging and vibrational spectroscopy techniques have good potential for determining rice quality properties in a non-invasive manner, i.e., not requiring the introduction of instruments into the rice grain.
최근 몇 년간 유기인 계열 독성물질이 민간인을 대상으로 사용되어 전 세계적으로 큰 위협이 되고 있다. 독성물질에 대한 예방이 불가능한 현 치료대책 대신, 보다 개선된 치료 대책으로서의 바이오스캐빈저에 대한 연구가 활발히 진행됐다. 바이오스캐빈저는 유기인 계열 독성물질이 인체 내 표적 기관에 도달하기 전, 독성물질 자체를 비활성 상태로 전환하거나 독성물질과 기질 간의 결합을 차단함으로써 중독을 예방하는 단백질 및 효소를 일컫는다. 특히 독성물질을 분해하는 과정에서 활성 상태를 유지함으로써 적은 양의 단백질로도 독성물질의 중독을 빠르게 치료하는 촉매성 바이오스캐빈저 개발에 많은 노력이 투여되어 왔다. 본 리뷰에서는 촉매성 바이오스캐빈저 개발을 위해 분자진화 및 단백질 공학 기술을 적용한 최신 연구들에 대해 소개하고, 끝으로 이러한 효소들을 임상적으로 승인된 약으로 개발하기 위해 남은 몇 가지 과제들을 간단히 제시할 것이다.
Recently, genetic engineering techniques have been used to display various heterologous peptides and proteins (enzyme, antibody, antigen, receptor and fluorescence protein, etc.) on the yeast cell surface. Living cells displaying various enzymes on their surface could be used repeatedly as 'whole cell biocatalysts' like immobilized enzymes. We constructed a yeast based whole cell biocatalyst displaying T. reesei cellobiohydrolase I (CBH I ) on the cell surface and endowed the yeast-cells with the ability to degrade cellulose. By using a cell surface engineering system based on ${\alpha}-agglutinin,$ CBH I was displayed on the cell surface as a fusion protein containing the N-terminal leader peptide encoding a Gly-Ser linker and the $Xpress^{TM}$ epitope. Localization of the fusion protein on the cell surface was confirmed by confocal microscopy. In this study, we report on the genetic immobilization of T. reesei CBH I on the S. cerevisiae and hydrolytic activity of cell surface displayed CBH I.
Both mechanical property and biocompatibility of silk protein has been highlighted for decades and lots of studies are trying to use it for a wide variety of applications. Recently, silk-based hydrogel has received great attention in biomedical field such as drug delivery and tissue engineering since silk protein presents a unique hydrogel forming mechanism as well as cyto-compatibility. Silk hydrogels are formed via tremendous physical and chemical techniques and their biomedical applications are extensively explored. In this review, various types and fabrication methods of silk hydrogels are presented and also the recent research trend of silk hydrogel-based applications is summarized.
Biotinylation of recombinant proteins is a powerful tool for the detection and analysis of proteins of interest in a large variety of assay systems. The recent development of in vivo biotinylation techniques in E. coli has opened new possibilities for the production of site-specifically biotinylated proteins without the need for further manipulation after the isolation of the recombinantly expressed proteins. In the present study, a novel vector set was generated which allows the convenient cloning and expression of proteins of interest fused with an N-terminal in vivo biotinylated thioredoxin (TRX) protein. These vectors were derived from the previously reported pBIOTRX vector into which was incorporated part of the pBluescript II+phagemid multiple cloning site (MCS), amplified by PCR using a pair of sophisticated oligonucleotide primers. The functionality of these novel vectors was examined in this system by recombinant expression of rat transforming growth factor-$\beta$. Western-blot analysis using TRX-specific antibodies or peroxidase-conjugated streptavidin confirmed the successful induction of the fusion protein and the in vivo conjugation of biotin molecules, respectively. The convenience of molecular subcloning provided by the MCS and the effective in vivo biotinylation of proteins of interest makes this novel vector set an interesting alternative for the production of biotinylated proteins.
Escherichia coli has been used as an expression work horse for foreign genes. This article summarized recent development in genetic engineering techniques for overproduction of medical proteins and industrial enzymes. Special emphasis was placed upon research activities concerning folding and refolding of inclusion bodies at genetic and fermentation levels. Plasmid and mRNA stabilization, development of strong inducible promoters, modification of translational elements and reduction of rpoteolytic degradation were carried out to elevate an expression level of a target protein. Optimization of culture conditions, improvement of denaturation and renaturation steps and coexpression of molecular chaperones or foldase were accomplished to produce active proteins in soluble form. Fusion protein systems with selective separation and surface display technology were also performed in an effort to make the E. coli expression system more effective and versatile.
본 실험은 효용성이 넓어지고 있는 바이오의약품 시장에서 질량분석기를 이용한 정밀 분석법을 제시한다. 단백질 의약품인 인성장호르몬(Somatotopin)을 분석하는 다양한 기술 중, 생화학적 시료 전처리를 통해 펩티드화 시킨 단백질을 LC-MS/MS 분석법으로 분석하였다. 분석과정은 액체크로마토그래피를 이용한 분리분석과 질량분석을 이용한 MS 및 MS/MS 분석으로 수행하였다. 인성장호르몬의 경우 21개의 트립틱 펩티드로 절단할 수 있는데, 본 실험을 통해 이들 중 13개의 펩티드가 평균 1 ppm 에러 이내로 이론적 예측치와 일치하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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