• BMB Reports
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• 제57권2호
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• pp.79-85
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• 2024

Pre-harvest sprouting is a critical phenomenon involving germination of seeds in the mother plant before harvest under relative humid conditions and reduced dormancy. In this paper, we generated HDR mutant lines with one region SNP (C/T) and an insertion of 6 bp (GGT/GGTGGCGGC) in OsERF1 genes for pre-harvest sprouting (PHS) resistance using CRISPR/Cas9 and a geminiviral replicon system. The incidence of HDR was 2.6% in transformed calli. T₁ seeds were harvested from 12 HDR-induced calli and named ERF1-hdr line. Molecular stability, key agronomic properties, physiological properties, and biochemical properties of target genes in the ERF1-hdr line were investigated for three years. The ERF1-hdr line showed significantly enhanced seed dormancy and pre-harvest sprouting resistance. qRT-PCR analysis suggested that enhanced ABA signaling resulted in a stronger phenotype of PHS resistance. These results indicate that efficient HDR can be achieved through SNP/InDel replacement using a single and modular configuration applicable to different rice targets and other crops. This work demonstrates the potential to replace all genes with elite alleles within one generation and greatly expands our ability to improve agriculturally important traits.

• Journal of Ginseng Research
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• 제48권3호
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• pp.310-322
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• 2024

Background: Osteosarcopenia is a common condition characterized by the loss of both bone and muscle mass, which can lead to an increased risk of fractures and disability in older adults. The study aimed to elucidate the response of various mouse strains to treatment with Rg3, one of the leading ginsenosides, on musculoskeletal traits and immune function, and their correlation. Methods: Six Collaborative Cross (CC) founder strains induced muscle atrophy and bone loss with dexamethasone (15 mg/kg) treatment for 1 month, and half of the mice for each strain were orally administered Rg3 (20 mg/kg). Different responses were observed depending on genetic background and Rg3 treatment. Results: Rg3 significantly increased grip strength, running performance, and expression of muscle and bone health-related genes in a two-way analysis of variance considering the genetic backgrounds and Rg3 treatment. Significant improvements in grip strength, running performance, bone area, and muscle mass, and the increased gene expression were observed in specific strains of PWK/PhJ. For traits related to muscle, bone, and immune functions, significant correlations between traits were confirmed following Rg3 administration compared with control mice. The phenotyping analysis was compiled into a public web resource called Rg3-OsteoSarco. Conclusion: This highlights the complex interplay between genetic determinants, pathogenesis of muscle atrophy and bone loss, and phytochemical bioactivity and the need to move away from single inbred mouse models to improve their translatability to genetically diverse humans. Rg3-OsteoSarco highlights the use of CC founder strains as a valuable tool in the field of personalized nutrition.

• BMB Reports
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• 제57권6호
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• pp.287-292
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• 2024

Hepatocellular Carcinoma (HCC), the predominant primary hepatic malignancy, is the prime contributor to mortality. Despite the availability of multiple surgical interventions, patient outcomes remain suboptimal. Immunotherapies have emerged as effective strategies for HCC treatment with multiple clinical advantages. However, their curative efficacy is not always satisfactory, limited by the dysfunctional T cell status. Thus, there is a pressing need to discover novel potential biomarkers indicative of T cell exhaustion (Tex) for personalized immunotherapies. One promising target is Cyclin-dependent kinase inhibitor 2 (CDKN2) gene, a key cell cycle regulator with aberrant expression in HCC. However, its specific involvement remains unclear. Herein, we assessed the potential of CDKN2 expression as a promising biomarker for HCC progression, particularly for exhausted T cells. Our transcriptome analysis of CDKN2 in HCC revealed its significant role involving in HCC development. Remarkably, single-cell transcriptomic analysis revealed a notable correlation between CDKN2 expression, particularly CDKN2A, and Tex markers, which was further validated by a human cohort study using human HCC tissue microarray, highlighting CDKN2 expression as a potential biomarker for Tex within the intricate landscape of HCC progression. These findings provide novel perspectives that hold promise for addressing the unmet therapeutic need within HCC treatment.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권9호
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• pp.1826-1835
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• 2024

Paracoccus denitrificans has been identified as a representative strain with heterotrophic nitrificationaerobic denitrification capabilities (HN-AD), and demonstrates strong denitrification proficiency. Previously, we isolated the DYTN-1 strain from activated sludge, and it has showcased remarkable nitrogen removal abilities and genetic editability, which positions P. denitrificans DYTN-1 as a promising chassis cell for synthetic biology engineering, with versatile pollutant degradation capabilities. However, the strain's low stability in plasmid conjugation transfer efficiency (PCTE) hampers gene editing efficacy, and is attributed to its restriction modification system (R-M system). To overcome this limitation, we characterized the R-M system in P. denitrificans DYTN-1 and identified a DNA endonuclease and 13 DNA methylases, with the DNA endonuclease identified as HNH endonuclease. Subsequently, we developed a plasmid artificial modification approach to enhance conjugation transfer efficiency, which resulted in a remarkable 44-fold improvement in single colony production. This was accompanied by an increase in the frequency of positive colonies from 33.3% to 100%. Simultaneously, we cloned, expressed, and characterized the speculative HNH endonuclease capable of degrading unmethylated DNA at 30℃ without specific cutting site preference. Notably, the impact of DNA methylase M9 modification on the plasmid was discovered, significantly impeding the cutting efficiency of the HNH endonuclease. This revelation unveils a novel R-M system in P. denitrificans and sheds light on protective mechanisms employed against exogenous DNA invasion. These findings pave the way for future engineering endeavors aimed at enhancing the DNA editability of P. denitrificans.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제63권3호
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• pp.235-241
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• 2007

연구배경: 기관지 점액의 과분비는 천식의 중요한 기전중의 하나이며, 특히천식 환자에서는 MUC5AC가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. MUC5AC는 다양한 유전자 다형성을 갖는 것으로 알려져 있으나 MUC5AC 유전자 다형성과 천식과의 관계를 본 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 MUC5AC 프로모터 부위의 유전자 다형성과 천식과의 관계를 조사하였다. 방법: 강원대학교 병원에서 78명의 천식환자와 이들과 성별, 나이가 일치하는 78명의 대조군을 선정하였다. 이들로부터 전혈을 채취하여 DNA를 분리하여 PCR과 RFLP를 이용하여 MUC5AC 프로모터의 -1274G>A 유전자 다형성을 분석하였다. 모든 대상환자는 의무기록지를 검토하여 주된 증상과 투여 약제를 확인하였으며, 이들에서의 폐기능, 총 호산구수, 혈청 IgE, 피부반응검사 결과를 조사하였다. 결과: 천식환자의 평균 나이는 $47.7{\pm}16.1$세, 남자가 38.5%이었으며, 평균 $FEV_1$은 $84.4{\pm}22.3%$이었다. MUC5AC 프로모터의 -1274G>A 유전자 다형성은 두 군간에 차이가 없었다(p=0.752, Cod). 천식 증상의 심한 정도, $FEV_1$, 총 호산구수, 혈청 IgE, $PC_{20}$, 아토피의 유무에 따라서도 MUC5AC 프로모터의 -1274G>A 유전자 다형성은 차이가 없었다. 결론: MUC5AC 프로모터의 -1274G>A 유전자 다형성은 천식과는 무관하였으며, 여러 가지 임상적인 지표들과도 상관관계를 보이지 않았다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권4호
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• pp.1797-1802
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• 2014

Background: The prostaglandin-endoperoxide synthase 2 (PTGS2) and phospholipase A2 group IIA (PLA2G2A) genes encode enzymes that are involved in arachidonic acid and prostaglandin biosynthesis. Dysregulation of both genes is associated with inflammation and carcinogenesis, including esophageal squamous cell carcinoma (ESCC). We therefore hypothesized that there is an association between single nucleotide polymorphisms (SNPs) in these genes and susceptibility to ESCC. Methods: We performed a gene-wide tag SNP-based association study to examine the association of SNPs in PTGS2 and PLA2G2A with ESCC in 269 patients and 269 healthy controls from Taihangshan Mountain, Henan and Hebei Provinces, the rural area of China which has the highest incidence of esophageal cancer in the world. Thirteen tag SNPs in PLA2G2A and 4 functional SNPs in PTGS2 were selected and genotyped using a high-throughput Mass Array genotyping platform. Results: We found a modest increased risk of ESCC in subjects with the PTGS2 rs12042763 AA genotype (OR=1.23; 95% CI, 1.00-3.04) compared with genotype GG. For PLA2G2A, a decreased risk of ESCC was observed in subjects with the rs11677 CT (OR=0.51, 95%CI, 0.29-0.85) or TT genotype (OR=0.51, 95%CI, 0.17-0.96) or the T carriers (CT+TT) (OR=0.52, 95%CI, 0.31-0.85) when compared with the CC genotype. Also for PLA2G2A, rs2236771 C allele carriers were more frequent in the control group (P=0.02). Subjects with the GC (OR=0.55, 95%CI, 0.33-0.93) or CC genotype (OR=0.38, 95% CI, 0.16-0.94) or the C carriers (GC+CC) (OR=0.52, 95%CI, 0.32-0.85) showed a negative association with ESCC susceptibility. Conclusions: Our results suggest that PTGS2 and PLA2G2A gene polymorphisms may modify the risk of ESCC development.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권4호
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• pp.309-313
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• 2006

본 연구는 흰잎마름병 K1 레이스에 감수성인 상주찰벼와 저항성인 HR13721-53-3-1-3-3-2-2를 인공교배하여 육성된 F2, F3를 재료로 하천 Kl 레이스에 대한 저항성 검정과 SNP 마커를 이용한 유전자형 분석 및 저항성과의 연관성을 분석하였다. Kl 레이스에 대한 저항성 검정 결과 $F_2,\;F_3$에서 각각 이론적 분리비인 3:1, 1:1의 분리비를 나타냈으며 SNP 마커를 이용한 유전자형 분석은 16PFXa1 primer를 이용하여 유전자를 증폭한 후 Eco RV 제한효소 처리하여 다형성을 분석하여 저항성 및 유전자형을 확인할 수 있었다. K1 레이스에 대한 저항성 검정과SNP마커를 이용한 유전자형의 연관분석 결과 저항성과 마커간에 연관성이 일치하였으며, 특히 SNP 마커를 이용한 유전자형 분석에서는 K1 레이스에 대한 저항성 검정에서 알 수 없었던 $F_2$ 개체가 동형접합체인지 이형접합체인지를 판별할 수 있어 저항성 품종 육종을 위한 선발 효율을 높일 수 있었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제54권4호
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• pp.367-377
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• 2003

연구배경 : 결핵균에 감염된 사람 중 약 10%만이 임상적으로 발병하는 것으로 보아 결핵의 발병 감수성에 숙주의 유전적 인자가 작용할 것으로 생각되고 있다. 저자들은 한국인 폐결핵 환자를 대상으로 고해상도 HLA 형별검사를 이용한 대립유전자 수준의 HLA-DR 및 DQ 유전자의 연관성에 대해 분석해 보았다. 방 법 : 이전 결핵 치료력이 없는 결핵 환자 67명(약제감수성군 38명, 다제내성군 29명)과 200명의 정상대조군을 대상으로 하였으며 HLA-DRB1 형별검사는 reverse SSO (sequence specific oligonucleotide)와 PCR-SSCP (single strand conformational polymorphism) 방법으로, DQB1 형별검사는 PCR-RFLP (restriction fragment length polymorphism), PCR-SSCP 및 PCR-SSP (sequence specific primer) 방법으로 시행하였다. 결 과 : 결핵환자군 중 다제내성군에서 대조군에 비해 DRB1*0701과 *08032의 빈도가 약 2배 정도 증가되는 경향을 보였고 이들 대립유전자와 연관된 DQB1*0202와 *0601(15.5% vs 34.5%, p=0.01)이 증가되었다. DQB1*0609는 결핵환자군에서 대조군에 비해 유의하게 증가되었고(4.0% vs 14.9%, p=0.004), 약제감수성군과 다제내성군에서 유사한 정도의 증가를 보였다. 폐병변의 중증도와 HLA의 연관성을 보면 덜 진행된 군(약제감수성군의 경증, 다제내성군의 중등증)에 비해 더 진행된 군(약제감수성군의 중등증+중증, 다제내성군의 중증)에서 DRB1*08032(4.2% vs 32.6%, p=0.007)와 DQB1*0601(12.5% vs 34.9%, p=0.047)이 유의하게 증가되었다. DQB1*0609는 다제내성군에서는 중증군에서, 약제감수성군에서는 경증군에서 대조군에 비해 유의하게 증가되었고 DRB1*0701과 DQB1*0202는 다제내성군의 중등증군에서만 유의하게 증가되어 이들 대립유전자는 폐병변의 중증도와 일정한 연관을 보이지는 않았다. 결 론 : HLA-DRB1*08032 및 DQB1*0601 대립유전자는 한국인에서 다제내성 결핵의 유전적 감수성인자로 생각되며 질환의 중증도와도 연관을 보이는 것으로 나타났다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제41권3호
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• pp.215-221
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• 1994

연구배경 : 산소기가 여러 종류의 급성 폐손상에 중요한 역할을 한다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 생체내에는 여러 항산화 방어기전이 존재하는데, SOD는 두 개의 superoxide radical이 과산화수소와 산소로 dismutation되는 과정을 $10^4$배 촉진시키는 효소로서 산소기에 대한 일차적인 방어기전으로 작용한다. Eukaryotic 세포내에는 두 가지 종류의 SOD가 존재하는데, 하나는 세포질에 위치하고 이중체(dimeric)의 구조를 가지며 구리와 아연을 포함하는 효소(CuZnSOD)이고, 또 하나는 미토콘드리아에 있고 사중체(tetrameric)의 구조를 갖는 망간을 포함하는 효소(MnSOD)이다. 내독소에 의한 백서의 급성 폐손상 모델에서 내독소 투여 후 시간 경과에 따른 백서 폐장의 MnSOD와 CuZnSOD의 유전자 발현을 관찰하여 이를 급성 폐손상의 양상과 비교하고자 본 연구를 시행하였다. 방법 : 백서에 E. coli의 내독소를 투여한 후 0, 1, 2, 4, 6, 12, 18, 그리고 24시간 후에 백서를 희생시켜 폐장을 얻은 후 폐장의 총 RNA를 single step phenol extraction 방법으로 추출하였다(n=3, respectively). 총 RNA를 formaldehyde를 함유한 1.2% agarose gel 에 전기영동하고, gel의 RNA를 nylon membrane으로 transfer시켰다. Nylon membrane을 $^{32}P$로 labeling시킨 MnSOD와 CuZnSOD를 probe로 하여 hybridization하고 autoradiography를 시행하였다. 결과 : 내독소률 투여하고 4시간후부터 MnSOD mRNA가 발현되기 시작하여 6시간에 최고치를 보였고, 약 12시간까지 지속되었으며, 24시간이 경과한 후에는 대조군의 수준으로 감소되었다. CuZnSOD 유전자는 내독소를 투여하고, 1 시간후부터 발현되기 시작하여 24시간까지 지속되었는데, 18시간에 최고치에 도달하였다. 결론 : 이상의 결과는 SOD가 백서에서 내독소에 의해 유발된 급성 폐손상에 대한 방어기전에 관여 할 가능성을 시사하는 것으로 생각된다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제27권2호
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• pp.55-62
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• 2009

우유는 110여 종에 달하는 다양한 영양소를 골고루 함유하고 있어 성장기 어린이들에게 영양학적으로 완전에 가까운 식품으로 알려져 있다. 전세계 인구의 75% 정도가 유전적으로 유당을 소화시키는 능력이 부족한 이른바 유당불내증 때문에 우유 소비를 가로막는 최대 장애요인이 되고 있다. 우유의 섭취 부족으로 인하여 영양소의 결핍이 초래되어 골다공증, 고혈압, 결장암의 발병율이 증가하고 있는 추세이다. 식품 중에 함유된 유당이 체내에 흡수되려면 소장내에서 가수분해가 일어나야 한다. 유당을 분해하는 효소를 락타아제 또는 $\beta$-갈락토시다아제라 한다. 유당의 가수분해로 생성되는 포도당은 혈당이나 에너지원으로 이용되지만, 갈락토오스는 유아의 뇌조직 성분인 당지질의 합성에 이용된다. 임상적으로 유당불내증은 breath hydrogen production test로 진단할 수 있다. 유당불내증은 유럽인 25%, 히스패닉계, 인도인, 흑인 및 유대인 50~80%, 아시아인과 아메리카 인디언의 경우 거의 100% 생기는 것으로 보고되었다. 성인의 경우 유당을 가수분해할 수 있는 능력 즉, 락타아제 지속성(lactase persistence)이 북유럽 인들에게는 흔한 표현형 인 반면 그 외 지역에서는 락타아제 비지속성(lactase non-persistence) 또는 성인형 저유당분해 효소증(adult-type hypolactasia)이 가장 흔하게 나타난다. 유전자 분석 결과 인간의 락타아제 유전자의 5' 말단으로부터 13910째 염기의 다혈성(C/T-13910 single nucleotide polymorphism)이 락타아제 지속성과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 유당불내증을 완화하기 위해서는 1회분으로 한 컵 이하, 타 식품과 함께 마실 것, 탈지유보다는 전지유, 요구르트 유산균과 함께 마실 것 등이 권장되며 위배출지연도 유당불내증 개선에 효과적이다. 기존 유당불내증 진단법은 지나치게 많은 유당을 투여함으로써 유당불내증 비율이 과장되어 있으므로 정확한 진단법의 개발이 필요하다. 발효유 제품이나 저유당 제품을 개발하면 유당불내증으로 인한 유제품의 소비 부진을 크게 해소할 수 있을 것으로 판단된다.