Background: The lepidopteran Asiatic corn borer (ACB), Ostrinia furnacalis (Guenee), has caused huge economic losses throughout the Asian-Western Pacific region. Usually, chemical pesticides are used for the control, but excessive use of pesticides has caused great harm. Therefore, the inartificial ecotypic pesticides to ACB are extremely essential. In our previous study, we found that panaxadiol saponins (PDS) can effectively reduce the harm of ACB by causing antifeedant activity. Therefore, it is necessary to reveal the biological molecular changes in ACB and the functionary mechanism of PDS. Methods: We analyzed the global transcription of ACB with different PDS concentration treatment (5 mg/mL, 10 mg/mL, and 25 mg/mL) by high-throughput sequencing and de novo transcriptome assembly method. Results: PDS treatment could cause the changes of many gene expressions which regulate its signal pathways. The genes in peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) signaling pathway were significantly downregulated, and then, the downstream fatty acid degradation pathway had also been greatly affected. Conclusion: Through this experiment, we hypothesized that the occurrence of antifeedant action of ACB is because the PDS brought about the downregulation of FATP and FABP, the key regulators in the PPAR, and the downregulation of FATP and FABP exerts further effects on the expression of SCD-1, ACBP, LPL, SCP-X, and ACO, which leads to the disorder of PPAR signaling pathway and the fatty acid degradation pathway. Not only that, PDS treatment leads to enzyme activity decrease by inhibiting the expression of genes associated with catalytic activity, such as cytochrome P450 and other similar genes.
Han, Gi Ppeum;Kim, Jun-Mo;Kang, Hwan Ku;Kil, Dong Yong
Animal Bioscience
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v.34
no.5
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pp.811-823
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2021
Objective: Eggshell color is an important indicator of egg quality for consumers, especially for brown eggs. Various factors related to laying hens and their environment affect brown eggshell coloration. However, there have been no studies investigating hepatic functions of laying hens with variable intensity of brown eggshell color. Therefore, this study was aimed to identify potential factors affecting brown eggshell coloration in aged laying hens at the hepatic transcriptomic level. Methods: Five hundred 92-wk-old Hy-line Brown laying hens were screened to select laying hens with different intensity of brown eggshell color based on eggshell color fans. Based on eggshell color scores, hens with dark brown eggshells (DBE; eggshell color fan score = 14.8) and hens with light brown eggshells (LBE; eggshell color fan score = 9.7) were finally selected for the liver sampling. We performed RNA-seq analysis using the liver samples through the paired-end sequencing libraries. Differentially expressed genes (DEGs) profiling was carried out to identify their biological meaning by bioinformatics. Results: A total of 290 DEGs were identified with 196 being up-regulated and 94 being down-regulated in DBE groups as compared to LBE groups. The Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) analysis revealed that these DEGs belong to several biological pathways including herpes simplex infection (toll-like receptor 3 [TLR3], cyclin-dependent kinase 1, etc.) and influenza A (TLR3, radical S-adenosyl methionine domain containing 2, myxovirus [influenza virus] resistance 1, etc.). Genes related to stress response (ceremide kinase like) and nutrient metabolism (phosphoenolpyruvate carboxy-kinase 1, methylmalonic aciduria [cobalamin deficiency] cblB type, glycine receptor alpha 2, solute carrier family 7 member 11, etc.) were also identified to be differentially expressed. Conclusion: The current results provide new insights regarding hepatic molecular functions related to different intensity of brown eggshell color in aged laying hens. These insights will contribute to future studies aiming to optimize brown eggshell coloration in aged laying hens.
BACKGROUND: Insects are ectothermic organisms in terrestrial ecosystems and play various roles such as controlling plant biomass and maintaining species diversity. Because insects are ectothermic, their physiological responses are very sensitive to environmental temperature which determines survival and distribution of insect population and that affects climate change. This study aimed to identification of genes contributing to fitness under high temperature. METHODS AND RESULTS: To identify genes contributing to fitness under high temperature, the transcriptomes of fat body in Plutella xyostella larva have been analyzed via next generation sequencing. From the fat body transcriptomes, structure-related proteins, heat shock proteins, antioxidant enzymes and detoxification proteins were identified. Genes encoding proteins such as structural proteins (cuticular proteins, chitin synthase and actin), stress-related protein (cytochrome P450), heat shock protein and antioxidant enzyme (catalase) were up-regulated at high temperature. In contrast expression of glutathione S transferase was down-regulated. CONCLUSION: Identifications of temperature-specific up- or down-regulated genes can be useful for detecting temperature adaptation and understanding physiological responses in insect pests.
Objective: To explore the molecular mechanisms of fat metabolism and deposition in pigs, an experiment was conducted to identify hepatic mRNAs and miRNAs expression and determine the potential interaction of them in two phenotypically extreme pig breeds. Methods: mRNA and miRNA profiling of liver from 70-day Jinhua (JH) and Landrace (LD) pigs were performed using RNA sequencing. Blood samples were taken to detect results of serum biochemistry. Bioinformatics analysis were applied to construct differentially expressed miRNA-mRNA network. Results: Serum total triiodothyronine and total thyroxine were significantly lower in Jinhua pigs, but the content of serum total cholesterol (TCH) and low-density lipoprotein cholesterol were strikingly higher. A total of 467 differentially expressed genes (DEGs) and 35 differentially expressed miRNAs (DE miRNAs) were identified between JH and LD groups. Gene ontology analysis suggested that DEGs were involved in oxidation-reduction, lipid biosynthetic and lipid metabolism process. Interaction network of DEGs and DE miRNAs were constructed, according to target prediction results. Conclusion: We generated transcriptome and miRNAome profiles of liver from JH and LD pig breeds which represent distinguishing phenotypes of growth and metabolism. The potential miRNA-mRNA interaction networks may provide a comprehensive understanding in the mechanism of lipid metabolism. These results serve as a basis for further investigation on biological functions of miRNAs in the porcine liver.
Objective: With improvements in living standards and increase in global population, the demand for meat products has been increasing; improved meat production from livestock could effectively meet this demand. In this study, we examined the differences in the muscle traits of different male crossbred sheep and attempted to identify key genes that regulate these traits. Methods: Dubo sheep×small-tailed Han sheep (DP×STH) and Suffolk×small-tailed Han sheep (SFK×STH) were selected to determine meat quality and production performance by Masson staining. Transcriptome sequencing and bioinformatic analysis were performed to identify differentially expressed genes (DEGs) related to meat quality. The presence of DEGs was confirmed by real-time polymerase chain reaction. Results: The production performance of SFK×STH sheep was better than that of DP×STH sheep, but the meat quality of DP×STH sheep was better than that of SFK×STH sheep. The muscle fiber diameter of DP×STH sheep was smaller than that of SFK×STH sheep. Twenty-two DEGs were identified. Among them, four gene ontology terms were related to muscle traits, and three DEGs were related to muscle or muscle fibers. There were no significant differences in the number of single nucleotide mutations and mutation sites in the different male parent cross combinations. Conclusion: This study provides genetic resources for future sheep muscle development and cross-breeding research.
Astringent persimmon (Diospyros kaki Thunb.) is an important fruit crop in Korea; it possesses significant medicinal potential. However, knowledge regarding the pathogens affecting this crop, particularly, viruses and viroids, is limited. In the present study, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and high-throughput transcriptome sequencing (HTS) were used to investigate the viruses and viroids infecting astringent persimmons cultivated in Korea. A one-step multiplex RT-PCR (mRT-PCR) method for the simultaneous detection of the pathogens was developed by designing species-specific primers and selecting the primer pairs via combination and detection limit testing. Seven of the sixteen cultivars tested were found to be infection-free. The RT-PCR and HTS analyses identified two viruses and one viroid in the infected samples (n = 51/100 samples collected from 16 cultivars). The incidence of single infections (n = 39/51) was higher than that of mixed infections (n = 12/51); the infection rate of the Persimmon cryptic virus was the highest (n = 31/39). Comparison of the monoplex and mRT-PCR results using randomly selected samples confirmed the efficiency of mRT-PCR for the identification of pathogens. Collectively, the present study provides useful resources for developing disease-free seedlings; further, the developed mRT-PCR method can be extended to investigate pathogens in other woody plants.
Yoo, Hyeijung;Kim, Hyun Jung;Yang, Soo Hyun;Son, Gi Hoon;Gim, Jeong-An;Lee, Hyun Woo;Kim, Hyun
Molecules and Cells
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v.45
no.5
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pp.306-316
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2022
Chronic stress contributes to the risk of developing depression; the habenula, a nucleus in epithalamus, is associated with many neuropsychiatric disorders. Using genome-wide gene expression analysis, we analyzed the transcriptome of the habenula in rats exposed to chronic restraint stress for 14 days. We identified 379 differentially expressed genes (DEGs) that were affected by chronic stress. These genes were enriched in neuroactive ligand-receptor interaction, the cAMP (cyclic adenosine monophosphate) signaling pathway, circadian entrainment, and synaptic signaling from the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway analysis and responded to corticosteroids, positive regulation of lipid transport, anterograde trans-synaptic signaling, and chemical synapse transmission from the Gene Ontology analysis. Based on protein-protein interaction network analysis of the DEGs, we identified neuroactive ligand-receptor interactions, circadian entrainment, and cholinergic synapse-related subclusters. Additionally, cell type and habenular regional expression of DEGs, evaluated using a recently published single-cell RNA sequencing study (GSE137478), strongly suggest that DEGs related to neuroactive ligand-receptor interaction and trans-synaptic signaling are highly enriched in medial habenular neurons. Taken together, our findings provide a valuable set of molecular targets that may play important roles in mediating the habenular response to stress and the onset of chronic stress-induced depressive behaviors.
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2023.04a
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pp.63-63
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2023
Sugar beet (Beta vulgaris L.) is one of the most important sugar crops and provides up to 30% of the world's sugar production. In this study, we mainly performed RNA-sequencing to obtain identify putative genes involved in biosynthesis pathway of sucrose in sugar beet and comparative transcriptomic analyses in the four developmental stages (50, 90, 160 and 330 days after seedling). As a result of the sugar content analysis, it was increased significantly from 50 to 160 days after seedling (DAS), and then decreased at 330 DAS. On the other hand, the taproot weight, length, and width were increased during all the growth periods. Out of 21,451 genes with expressed value, 21,402 (99.77%) genes had functional descriptions. Among the three comparisons, S1 (50 DAS) vs. S2 (90 DAS), S1 vs. S3 (160 DAS), and S1 vs. S4 (330 DAS), expression profiling of the transcripts was identified 4,991 with differentially expressed genes (DEGs). By comparing the top 20 enriched gene ontology (GO) terms as three comparisons, the top GO terms were commonly confirmed with external encapsulating structure, cell wall, and extracellular regions. In addition, the 38 enriched candidate genes related to sucrose biosynthetic pathway were screened from the entire DEG pool, and the candidate genes might be providing a basic data for further sugar metabolism studies in development of sugar beet taproot.
Shanshan Yang;Dingxing Jiao;Tao Song;Ping Rui;Ruiwen Fan;Zengjun Ma
Animal Bioscience
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v.37
no.4
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pp.567-575
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2024
Objective: This study aimed to identify genes regulated by cyclin dependent kinases 5 (CDK5) that participate in hair pigmentation in mice. Methods: The mRNA expression profiles of skin samples from CDK5-knockdown mice were constructed using high-throughput RNA sequencing and compared with those of wild-type mice. Results: In total, 8,002 known genes were differentially expressed between CDK5-knockdown and wild-type mice. Of these, 3,658 were upregulated and 4,344 were downregulated in the skin of CDK5-knockdown mice. An additional 318 previously unknown genes were also differentially expressed, with 171 downregulated and 147 upregulated genes in the skin of CDK5-knockdown mice. Of the known genes expressed in mouse skin, 80 were associated with hair color, with 61 showing lower expression and 19 exhibiting higher expression in skin of CDK5-knockdown mice. Importantly, the expression of the tyrosinase-related protein 1 (TYRP1) and the calcium signaling pathway were also found to be regulated by CDK5, suggesting that pigmentation is regulated by CDK5 via the calcium signaling pathway and TYRP1. Conclusion: The transcriptome profiles obtained from the skin of CDK5-knockdown mice compared to wild-type mice provide a valuable resource to help understand the mechanism by which CDK5 regulates melanogenesis in mice and other animals.
Objective: There is a strong relationship between the content of beneficial fatty acids in milk and milk fat metabolic activity in the mammary gland. To improve milk quality, it is therefore necessary to study fatty acid metabolism in bovine mammary gland tissue. In adipose tissue, peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARG), the core transcription factor, regulates the fatty acid metabolism gene network and determines fatty acid deposition. However, its regulatory effects on mammary gland fatty acid metabolism during lactation have rarely been reported. Methods: Transcriptome sequencing was performed during the prelactation period and the peak lactation period to examine mRNA expression. The significant upregulation of PPARG drew our attention and led us to conduct further research. Results: According to bioinformatics prediction, dual-luciferase reporter system detection, real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and Western blotting, miR-130a and miR-130b could directly target PPARG and inhibit its expression. Furthermore, triglyceride and oil red O staining proved that miR-130a and miR-130b inhibited milk fat metabolism in bovine mammary epithelial cells (BMECs), while PPARG promoted this metabolism. In addition, we also found that the coexpression of miR-130a and miR-130b significantly enhanced their ability to regulate milk fat metabolism. Conclusion: In conclusion, our findings indicated that miR-130a and miR-130b could target and repress PPARG and that they also have a functional superposition effect. miR-130a and miR-130b seem to synergistically regulate lipid catabolism via the control of PPARG in BMECs. In the long-term, these findings might be helpful in developing practical means to improve high-quality milk.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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