Park, Hee Geun;Kim, Dong Won;Lee, Man-Young;Choi, Yong Soo
Journal of Life Science
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v.30
no.1
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pp.64-69
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2020
The European honeybee (Apis mellifera L.) has multiple anti-microbial peptides, but many were unknown and demands for their characterization have increased. This study therefore focused on identifying novel anti-microbial peptides (AMPs) from A. mellifera L. To obtain high-throughput transcriptome data of the honeybee, we implemented next-generation sequencing (NGS), isolating novel AMPs from total RNA, and generated 15,314 peptide sequences, including 44 known, using Illumina HiSeq 2500 technology. The uncharacterized peptides were identified based on specific features of possible AMPs predicted in the sequencing analysis. AMP5, one such uncharacterized peptide, was expressed in the epidermis, body fat, and venom gland of the honeybee. We chemically synthesized this peptide and tested its anti-bacterial activity against Gram-negative Escherichia coli (KACC 10005) and Gram-positive Bacillus thuringiensis (KACC 10168) by anti-microbial assay. AMP5 exhibited anti-bacterial activity against E. coli (MIC50=22.04±0.66 μM) but not against B. thuringiensis. When worker bees were injected with E. coli, AMP5 was up-regulated in the body fat. This study therefore identified AMP5 in adult European honeybees and confirmed its anti-bacterial activity against Gram-negative E. coli.
A number of studies have been conducted to prevent obesity due to the worldwide increasing rate of obesity and its adverse effects on our health. Recently, a relationship between obesity and gut microbiome has been reported. Fecal and cecal microbiota are generally targeted for examining the gut microbiome during dietary interventions. There is, however, no common understanding on which microbiota and how results elucidated from the data would differ. In this study, we conducted dietary induced obesity study and compared fecal and cecal microbiota affected by dietary interventions. Normal Diet and high fat diet were fed to 6 weeks old mice for 12 weeks, and 16 S rRNA genes amplified from fecal and cecal DNA were sequenced using MiSeq. Our results show that the 𝛼-diversity showed significant differences between the dietary interventions as well as cecal and fecal microbiota. The difference in the taxonomic compositions between cecal and fecal microbiota had become clearer at the family and genus level. At the genus level, Faecalibaculum and Lactobacillus were more abundant in the cecal and fecal microbiota, respectively. In general dietary intervention studies, dietary effects are more significant than type difference. However, the microbiota analysis results should be interpreted carefully, considering both diet and samples (feces/caecum).
This study identified genomic factors associated with endoplasmic reticulum protein (ERp)29 gene expression in a genome-wide association study (GWAS) of genetic variants, including single-nucleotide polymorphisms (SNPs). In total, 373 European genes from the 1000 Genomes Project were analyzed. SNPs with an allelic frequency of less than or more than 5% were removed, resulting in 5,913,563 SNPs including in the analysis. The following expression quantitative trait loci (eQTL) from the long noncoding RNA LOC105372577 were strongly associated with ERp29 expression: rs6138266 (p<4.172e10), rs62193420 (p<1.173e10), and rs6138267 (p<2.041e10). These were strongly expressed in the testis and in the brain. The three eQTL were identified through a transcriptome-wide association study (TWAS) and showed a significant association with ERp29 and osteosarcoma amplified 9 (OS9) expression. Upstream sequences of rs6138266 were recognized by ChIP-seq data, while HaploReg was used to demonstrate how its regulatory DNA binds upstream of transcription factor 1 (USF1). There were no changes in the expression of OS9 or USF1 following ER stress.
Jang, Mi Gyeong;Song, Hana;Lee, Ju Yeop;Ko, Hee Chul;Hur, Sung-Pyo;Kim, Se Jae
Journal of Life Science
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v.29
no.1
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pp.37-44
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2019
Leaves of Sasa quelpaertensis Nakai are used in folk medicine for their anti-inflammatory, antipyretic, and diuretic properties. To ensure efficient utilization of S. quelpaertensis leaf, we previously reported a preparation method for phytochemical-rich extract (PRE) using the leaf residue, which was produced after hot water extraction. This study was undertaken to evaluate the hypouricemic potential of S. quelpaertensis leaf PRE in potassium oxonate (PO)-induced hyperuricemic mice. The administration of PRE significantly reduced serum uric acid (UA), blood urea nitrogen (BUN), and serum creatinine levels and increased urine UA and creatinine levels in the PO-induced hyperuricemic mice. It also reduced liver UA levels and xanthine oxidase (XA) activity. A histological analysis revealed that PRE administration protected against PO-induced liver damage, pointing to anti-inflammatory and cytoprotective effects in PO-induced hyperuricemic mice. We analyzed the transcriptome response to PRE administration in PO-induced hyperuricemic mice using RNA sequencing (RNA-Seq) in kidney tissues. The administration of PRE mainly enriched genes involved in mediating immune and inflammatory responses and the metabolic pathway. A Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analysis showed that the metabolic pathway, purine metabolism, and antibody biosynthesis were the major pathways altered in the PRE and PO groups. These results suggest a potential role for PRE in the prevention and treatment of hyperuricemia with inflammation.
Objective: Zearalenone (ZEA) has estrogen-like effects. Our previous study has shown that ZEA (0.5 to 1.5 mg/kg) could induce abnormal uterine proliferation through transforming growth factor signaling pathway. To further study the other regulatory networks of uterine hypertrophy caused by ZEA, the potential mechanism of ZEA on porcine endometrial epithelial cells (PECs) was explored by the Illumina Hiseq 2000 sequencing system. Methods: The PECs were treated with ZEA at 0 (ZEA0), 5 (ZEA5), 20 (ZEA20), and 80 (ZEA80) µmol/L for 24 h. The collected cells were subjected to cell cycle, RNA-seq, real-time quantitative polymerase chain reaction, immunofluorescence, and western blot analysis. Results: The proportion of cells in the S and G2 phases decreased (p<0.05), but the proportion of cells in the G1 phase increased (p<0.05) in the ZEA80 treatment. Data analysis revealed that the expression of Wnt pathway-related genes, estrogen-related genes, and mitogen-activated protein kinase pathway-related genes increased (p<0.05), but the expression of genetic stability genes decreased (p<0.05) with increasing ZEA concentrations. The relative mRNA and protein expression of WNT1, β-catenin, glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β) were increased (p<0.05) with ZEA increasing, while the relative mRNA and protein expression of cyclin D1 (CCND1) was decreased (p<0.05). Moreover, our immunofluorescence results indicate that β-catenin accumulated around the nucleus from the cell membrane and cytoplasm with increasing ZEA concentrations. Conclusion: In summary, ZEA can activate the Wnt/β-catenin signaling pathway by up-regulating WNT1 and β-catenin expression, to promote the proliferation and development of PECs. At the same time, the up-regulation of GSK-3β and down-regulation of CCND1, as well as the mRNA expression of other pathway related genes indicated that other potential effects of ZEA on the uterine development need further study.
The roots of Korean ginseng (Panax ginseng) have a long history of usage as a medicinal drug. Ginsenosides, a group of triterpenioid saponins in ginseng, have been reported to show important pharmacological effects. Many studies have attempted to identify the ginsenoside synthesis pathways of P. ginseng and to increase crop productivity. Recent studies have shown that exogenous gibberellin (GA) treatments promote storage root secondary growth by integration of the modulating cambium stem cell homeostasis with a secondary cell wall-related gene network. However, the dynamic regulation of ginsenoside synthesis-related genes and their contents by external signaling cues has been rarely evaluated. In this study, we confirmed that GA treatment not only enhanced the secondary growth of P. ginseng storage roots, but also significantly enriched the terpenoid biosynthesis process in RNA-seq analysis. Consistently, we also found that the expression of most genes involved in the ginsenoside synthesis pathways, including those encoding methylerythritol-4-phosphate (MEP) and mevalonate (MVA), and the saponin content in both leaves and roots was increased by exogenous GA application. These results can be used in future development of biotechnology for ginseng breeding and enhancement of saponin content.
The plant defense responses to microbial infection are tightly regulated and integrated with the developmental program for optimal resources allocation. Notably, the defense-associated hormone salicylic acid (SA) acts as a promoter of flowering while several plant pathogens actively target the flowering signaling pathway to promote their virulence or dissemination. Ralstonia pseudosolanacearum inject tens of effectors in the host cells that collectively promote bacterial proliferation in plant tissues. Here, we characterized the function of the broadly conserved R. pseudosolanacearum effector RipL, through heterologous expression in Arabidopsis thaliana. RipL-expressing transgenic lines presented a delayed flowering, which correlated with a low expression of flowering regulator genes. Delayed flowering was also observed in Nicotiana benthamiana plants transiently expressing RipL. In parallel, RipL promoted plant susceptibility to virulent strains of Pseudomonas syringae in the effector-expressing lines or when delivered by the type III secretion system. Unexpectedly, SA accumulation and SA-dependent immune signaling were not significantly affected by RipL expression. Rather, the RNA-seq analysis of infected RipL-expressing lines revealed that the overall amplitude of the transcriptional response was dampened, suggesting that RipL could promote plant susceptibility in an SA-independent manner. Further elucidation of the molecular mechanisms underpinning RipL effect on flowering and immunity may reveal novel effector functions in host cells.
Fungal pathogens have huge impact on health and economic wellbeing of human by causing life-threatening mycoses in immune-compromised patients or by destroying crop plants. A key determinant of fungal pathogenesis is their ability to undergo developmental change in response to host or environmental factors. Genetic pathways that regulate such morphological transitions and adaptation are therefore extensively studied during the last few decades. Given that epigenetic as well as genetic components play pivotal roles in development of plants and mammals, contribution of microbial epigenetic counterparts to this morphogenetic process is intriguing yet nearly unappreciated question to date. To bridge this gap in our knowledge, we set out to investigate histone modifications among epigenetic mechanisms that possibly regulate fungal adaptation and processes involved in pathogenesis of a model plant pathogenic fungus, Magnaporthe oryzae. M. oryzae is a causal agent of rice blast disease, which destroys 10 to 30% of the rice crop annually. Since the rice is the staple food for more than half of human population, the disease is a major threat to global food security. In addition to the socioeconomic impact of the disease it causes, the fungus is genetically tractable and can undergo well-defined morphological transitions including asexual spore production and appressorium (a specialized infection structure) formation in vitro, making it a model to study fungal development and pathogenicity. For functional and comparative analysis of histone modifications, a web-based database (dbHiMo) was constructed to archive and analyze histone modifying enzymes from eukaryotic species whose genome sequences are available. Histone modifying enzymes were identified applying a search pipeline built upon profile hidden Markov model (HMM) to proteomes. The database incorporates 22,169 histone-modifying enzymes identified from 342 species including 214 fungal, 33 plants, and 77 metazoan species. The dbHiMo provides users with web-based personalized data browsing and analysis tools, supporting comparative and evolutionary genomics. Based on the database entries, functional analysis of genes encoding histone acetyltransferases and histone demethylases is under way. Here I provide examples of such analyses that show how histone acetylation and methylation is implicated in regulating important aspects of fungal pathogenesis. Current analysis of histone modifying enzymes will be followed by ChIP-Seq and RNA-seq experiments to pinpoint the genes that are controlled by particular histone modifications. We anticipate that our work will provide not only the significant advances in our understanding of epigenetic mechanisms operating in microbial eukaryotes but also basis to expand our perspective on regulation of development in fungal pathogens.
Kim, Ji-Eun;Choe, Junkyung;Lee, Jeong Hee;Kim, Woong Bom;Cho, Whan;Ha, Ji Hong;Kwon, Ki Jin;Han, Kook Il;Jo, Sung-Hwan
Journal of Animal Science and Technology
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v.58
no.4
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pp.17.1-17.7
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2016
Background: The Sapsaree (Canis familiaris) is a Korean native dog that is very friendly, protective, and loyal to its owner, and is registered as a natural monument in Korea (number: 368). To investigate large-scale gene expression profiles and identify the genes related to exercise-induced stress in the Sapsaree, we performed whole-transcriptome RNA sequencing and analyzed gene expression patterns before and after exercise performance. Results: We identified 525 differentially expressed genes in ten dogs before and after exercise. Gene Ontology classification and KEGG pathway analysis revealed that the genes were mainly involved in metabolic processes, such as programmed cell death, protein metabolic process, phosphatidylinositol signaling system, and cation binding in cytoplasm. The ten Sapsarees could be divided into two groups based on the gene expression patterns before and after exercise. The two groups were significantly different in terms of their basic body type ($p{\leq}0.05$). Seven representative genes with significantly different expression patterns before and after exercise between the two groups were chosen and characterized. Conclusions: Body type had a significant effect on the patterns of differential gene expression induced by exercise. Whole-transcriptome sequencing is a useful method for investigating the biological characteristics of the Sapsaree and the large-scale genomic differences of canines in general.
Hussin, NorJasmin;Azmir, Izzati Adilah;Esa, Yuzine;Ahmad, Amirrudin;Salleh, Faezah Mohd;Jahari, Puteri Nur Syahzanani;Munian, Kaviarasu;Gan, Han Ming
Genomics & Informatics
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v.20
no.1
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pp.12.1-12.7
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2022
The two complete mitochondrial genomes (mitogenomes) of Paedocypris progenetica, the smallest fish in the world which belonged to the Cyprinidae family, were sequenced and assembled. The circular DNA molecules of mitogenomes P1-P. progenetica and S3-P. progenetica were 16,827 and 16,616 bp in length, respectively, and encoded 13 protein-coding genes, 22 transfer RNA genes, two ribosomal RNA genes, and one control region. The gene arrangements of P. progenetica were identical to those of other Paedocypris species. BLAST and phylogenetic analyses revealed variations in the mitogenome sequences of two Paedocypris species from Perak and Selangor. The circular DNA molecule of P. progenetica yield a standard vertebrate gene arrangement and an overall nucleotide composition of A 33.0%, T 27.2%, C 23.5%, and G 15.5%. The overall AT content of this species was consistent with that of other species in other genera. The negative GC-skew and positive AT-skew of the control region in P. progenetica indicated rich genetic variability and AT nucleotide bias, respectively. The results of this study provide genomic variation information and enhance the understanding of the mitogenome of P. progenetica. They could later deliver highly valuable new insight into data for phylogenetic analysis and population genetics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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