• 제목/요약/키워드: biological pathways

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한국에서 방울새(Grey-capped Greenfinch, Chloris sinica)의 지리적 변이에 대한 연구 (Geographic variation of Grey-capped Greenfinch (Chloris sinica) in Korea)

  • 박종길;김주은;진경순;박춘구;남동하
    • 한국조류학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.117-125
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    • 2018
  • 방울새는 지리적 분포와 형태형질에 따라 전 세계적으로 5 또는 6아종으로 분류하지만, 분류학적 위치와 유전적 분기 정도에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 국내에 서식하는 방울새 집단의 형태 및 유전적 형질을 바탕으로 방울새 아종의 지리계통학적 분류를 시도하였다. 방울새 집단의 형태형질 조사 결과, 울릉도 서식 개체군은 내륙 개체군보다 부리 높이와 부리 길이가 유의하게 큰 것으로 나타났다. 이와 더불어 mtDNA의 COX1 염기변이와 분자계통분류 결과에서도 두 집단 간에 뚜렷한 유전적 분기가 나타났다. 제주도 개체군은 내륙 개체군과 형태적으로 비슷함에도 불구하고 유전적으로 울릉도 개체군과 유연관계가 높은 것으로 나타났다. 부산, 거제도 일대에서 비번식기에 채집한 일부개체의 외부 측정값은 울릉도 개체군과 비슷하였고, 이러한 특징은 계절에 따른 일부 개체군의 이동을 반증한다. 또한, 상대적으로 낮은 유전적 거리 및 염기다양성은 국내의 방울새 집단이 최근에 섬 집단과 내륙 집단으로 양분되어 분기된 것으로 판단된다. 향후, 본 종에 대한 지리적 분포, 계절별 이동성, 형태형질과 유전적 흐름, mtDNA 유전체를 통한 분자계통분류에 대한 추가적인 조사가 요구된다.

해양 미생물을 활용한 생명과학 및 생명공학 기술 개발 (Development of Life Science and Biotechnology by Marine Microorganisms)

  • 윤용준;윤보현;황성민;문기환
    • 생명과학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.593-604
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    • 2023
  • 바다는 지구 표면의 70% 이상을 차지하고 있으며, 그 자체가 대부분 탐사되지 않은 미지와 기회의 공간으로 제시되고 있다. 특히, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸인 반도로 해양 연구의 중요성이 강조되고 있다. 매우 복잡하고 다양한 환경을 가지고 있는 해양은 막대한 생물학적 다양성을 보이고 있으며 미생물학적 측면에서도 해양 환경은 다양하고 극단적인 온도, 압력, 일사량, 염분, pH 등을 가지고 있어 생태학적으로 특이한 서식처를 제공한다. 이로 인해 육상과는 달리 계통분류학적으로 매우 다르며, 다양한 미생물들이 서식하나 그 다양성, 분리, 배양 그리고 이들이 생산해 내는 2차 대사산물 등에 대한 연구는 아직도 미진한 상황이다. 1990년대까지도 거의 연구되지 않던 해양 환경 자생 미생물의 생리활성물질에 대한 연구는 2000년대 들어 해양 방선균이 생산해 내는 천연물에 대한 연구가 가속화 되기 시작했다. 이후, 박테리아, 고세균, 조류 등을 활용한 항균제, 항암제, 항산화제, 항염증제 등과 같은 의약품 개발 분야 뿐만 아니라 및 바이오 플라스틱 생산, 바이오 연료 생산, 이산화탄소 포집, 생균제 발굴 및 개발 등의 다양한 산업분야에서 해양 미생물을 활용한 연구가 가속화 되고 있는 실정이다. 본 총설에서는 해양미생물을 활용한 생명과학 및 생명공학 기술 분야의 연구 성과 및 최신 동향을 소개하고자 한다. 이를 통해 독자들이 의약소재 개발 외 제반 천연물 관련 분야의 기반 및 응용 연구의 중요성을 인식하고 미래 해양 유래 소재를 이용한 바이오 연구 개발의 최적화 및 실용화 연구에 적극 도움이 되길 기대한다.

LPS로 유도된 RAW 264. 7 대식세포에서 Naringenin-7-O-phosphate의 항염증 활성 (Anti-inflammatory effect of naringenin-7-O-phosphate in LPS-induced RAW 264.7 cells)

  • 홍혜현;박태진;최병민;이유정;김승영
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제66권
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    • pp.46-52
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    • 2023
  • 플라보노이드는 광범위한 생물학적 활성을 가진 중요한 식물 2차 대사 산물로, 본 연구에서 사용된 naringenin (NN)은 자몽에 가장 풍부한 플라바논의 하나로 간 보호, 항지질 과산화 및 항암 활성에 관한 연구가 보고되었다. 우리는 이전 연구에서 biorenovation 기법을 NN에 적용하여 naringenin-7-O-Glucoside(prunin), naringenin-7-O-phosphate (N7P), 6''-O-Succinyl prunin과 같은 3가지 유도체를 합성하였으며 그 중 생물학적 및 물리화학적 특성이 보고되지 않은 N7P가 NN보다 45배 증가한 수용해도를 나타냄을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 N7P의 추가적인 생리활성 조사하고자 RAW 264.7 세포에서 항염증 활성을 평가하였으며 N7P는 세포 독성이 나타나지 않는 농도에서 유효한 inducible NO synthase (iNOS), cyclooxygenase-2(COX-2) 억제 활성을 보였으며 이들의 발현 경로를 유의하게 억제함으로써 nitric oxide (NO) 및 prostaglandin E2 (PGE2)를 효과적으로 억제하였다. 뿐만 아니라 pro-inflammatory cytokines인 tumor necrosis factor-α (TNF-α)와 interleukin-6 (IL-6)의 발현 또한 유의하게 억제하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 근거로 N7P가 다양한 염증 인자를 표적으로 하는 항염증 소재로 적용될 수 있음을 제안한다.

연어과 어류의 계군분석을 위한 기생충의 활용 (Use of Parasites for Stock Analysis of Salmonid Fishes)

  • 김정호
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제12권2호
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    • pp.112-120
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    • 2007
  • 본 총설에서는 연어과 어류의 계군 분석을 위한 생물학적 표식으로서의 기생충의 유용성에 관하여 다루었다. 계군의 정의는 학자에 따라 다양하지만, 대부분은 본질적으로 서로 유사한 생물학적 특징을 가지며 타 계군과의 혼합 없이도 스스로 번식이 가능하여 일정한 규모를 유지할 수 있는 일련의 개체들의 모임을 계군으로 정의하고 있다. 이 계군을 관리하는 일은 지속적인 생산 및 소비를 위하여 매우 중요하며 특히 연어과 어류의 계군은 각국이 지속적인 자원 확보를 위하여 적극적으로 치어를 방류하고 있으며, 이는 각국의 자산으로 간주되므로 공해 상에서 계군을 구분하여야 한다. 계군을 구분하는 방법은 매우 다양하다. 인공 표식, 기생충과 같은 생물학적 표식, 이석 분석, 비늘 분석, 유전정보 분석 등의 방법이 있는데, 각각 장점과 단점이 있으며, 이 중에서 기생충과 같은 생물학적 표식은 별도의 비용이 들지 않는다는 장점이 있다. 기생충이 존재하는 수역을 감수성이 있는 어류가 통과할 때 이 기생충에 감염이 된다. 이후, 감염된 어류가 이동하여 기생충이 존재하지 않는 수역에서 포획될 경우, 이 개체가 기생충이 존재하는 지역을 통과하였음을 유추해 낼 수 있다. 따라서 이 개체는 기생충에 의해 자연히 표식되는 셈이 된다. 그러나 이 지역을 통과하지 않는 개체는 기생충에 의해 표식되지 않는다. 그러므로 이 생물학적 표식을 통해 각각의 계군을 구분할 수 있으며 이동 경로도 추적이 가능하다. 여기서는 연어과 어류 연구를 목적으로 기생충을 생물학적 표식으로 사용한 각종 예를 들었으며, 이 방법의 장점 및 단점 또한 서술하였다. 연어(Oncorhyunchus keta)는 국내에 소상하는 주된 연어과 어류이며, 북태평양 전역에 분포한다. 한국산 연어는 오호츠크해를 거쳐 북서태평양 및 베링해로 이동한 후 회유하는 것으로 생각된다. 그렇지만, 한국산 연어의 공해 상에서 분포 및 회유 경로에 대해서는 확실하게 알려지지 않은 부분이 많으며 한국산 연어 계군을 타 계군과 확실하게 구분할 수 있는 표식도 아직까지는 존재하지 않는다. 여기에서는 기생충에 관한 정보를 포함한 한국산 연어의 계군 분석에 대한 최근의 연구 결과에 관하여 마지막으로 언급하였다.

식물의 물부족 스트레스 신호 전달 네트워크에 대한 이해 (Understanding of Drought Stress Signaling Network in Plants)

  • 이재훈
    • 생명과학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.376-387
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    • 2018
  • 식물이 접하는 다양한 환경 스트레스(고온, 저온, 냉해, 고염, 가뭄 등) 중에서 물부족(가뭄) 스트레스는 식물의 생장 및 생산성을 저해하는 가장 주요한 요인으로 보고되어 왔다. 그러므로, 물부족 스트레스에 대한 식물의 반응 기작을 명확히 이해하는 것은 물부족 스트레스 저항성이 증가된 유용 작물 개발에 적용될 수 있을 것으로 기대되며, 그 결과 작물 재배 가능 지역의 확대에 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 식물의 물부족 스트레스 신호 과정은 크게 식물 호르몬인 앱시스산 의존적인 과정과 비의존적인 과정으로 분류되며, 각각 AREB/ABF, DREB2 전사 조절 인자가 주요한 전사 조절 인자로 참여하여 하위 단계 반응 유전자의 발현 조절에 참여한다. 이러한 AREB/ABF, DREB2 의존적인 regulon에 대한 연구를 통해 물부족 스트레스 신호 과정 중 전사 수준의 조절에 대한 규명이 활발히 이루어지고 있다. 해당 신호 과정에는 전사 수준의 조절뿐만 아니라 인산화, 유비퀴틴화와 같은 번역 후 변형 과정 및 염색질 변형에 의해 매개되는 후성유전학적 조절도 연관되어 있다. 본 총설에서는 현재까지 보고된 물부족 스트레스 신호 전달 과정을, 이와 관련되어 보고된 다양한 신호 전달 단백질들의 기능과 연계시켜 알아보고자 한다. 이러한 물부족 스트레스 신호 전달 과정에 대한 명확한 이해는 향후 유용 내건성 작물 개발을 위한 이론적 기반 구축에 도움이 될 수 있을 것이라 생각된다.

Ovarian transcriptomic analysis of Shan Ma ducks at peak and late stages of egg production

  • Zhu, ZhiMing;Miao, ZhongWei;Chen, HongPing;Xin, QingWu;Li, Li;Lin, RuLong;Huang, QinLou;Zheng, NenZhu
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제30권9호
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    • pp.1215-1224
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    • 2017
  • Objective: To assess the differences in ovarian transcriptomes in Shan Ma ducks between their peak and late stages of egg production, and to obtain new transcriptomic data of these egg-producing ducks. Methods: The Illumina HiSeq 2000 system was used for high throughput sequencing of ovarian transcriptomes from Shan Ma ducks at their peak or late stages of egg production. Results: Greater than 93% of the sequencing data had a base quality score (Q score) that was not less than 20 (Q20). From ducks at their peak stage of egg production, 42,782,676 reads were obtained, with 4,307,499,083 bp sequenced. From ducks at their late stage of egg production, 45,316,166 reads were obtained, with 4,562,063,363 bp sequenced. A comparison of the two datasets identified 2,002 differentially expressed genes, with 790 upregulated and 1,212 downregulated. Further analysis showed that 1,645 of the 2,002 differentially expressed genes were annotated in the non-redundant (NR) database, with 646 upregulated and 999 downregulated. Among the differentially expressed genes with annotations in the NR database, 696 genes were functionally annotated in the clusters of orthologous groups of proteins database, involving 25 functional categories. One thousand two hundred four of the differentially expressed genes with annotations in the NR database were functionally annotated in the gene ontology (GO) database, and could be divided into three domains and 56 categories. The three domains were cellular component, molecular function, and biological process. Among the genes identified in the GO database, 451 are involved in development and reproduction. Analysis of the differentially expressed genes with annotations in the NR database against the Kyoto encyclopedia of genes and genomes database revealed that 446 of the genes could be assigned to 175 metabolic pathways, of which the peroxisome proliferator-activated receptor signaling pathway, insulin signaling pathway, fructose and mannose metabolic pathways, gonadotropin releasing hormone signaling pathway and transforming growth factor beta signaling pathway were significantly enriched. Conclusion: The differences in ovarian transcriptomes in Shan Ma ducks between their peak and late stages of egg production were elucidated, which greatly enriched the ovarian transcriptomic information of egg-producing ducks.

Characterization and Profiling of Liver microRNAs by RNA-sequencing in Cattle Divergently Selected for Residual Feed Intake

  • Al-Husseini, Wijdan;Chen, Yizhou;Gondro, Cedric;Herd, Robert M.;Gibson, John P.;Arthur, Paul F.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제29권10호
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    • pp.1371-1382
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    • 2016
  • MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs that post-transcriptionally regulate expression of mRNAs in many biological pathways. Liver plays an important role in the feed efficiency of animals and high and low efficient cattle demonstrated different gene expression profiles by microarray. Here we report comprehensive miRNAs profiles by next-gen deep sequencing in Angus cattle divergently selected for residual feed intake (RFI) and identify miRNAs related to feed efficiency in beef cattle. Two microRNA libraries were constructed from pooled RNA extracted from livers of low and high RFI cattle, and sequenced by Illumina genome analyser. In total, 23,628,103 high quality short sequence reads were obtained and more than half of these reads were matched to the bovine genome (UMD 3.1). We identified 305 known bovine miRNAs. Bta-miR-143, bta-miR-30, bta-miR-122, bta-miR-378, and bta-let-7 were the top five most abundant miRNAs families expressed in liver, representing more than 63% of expressed miRNAs. We also identified 52 homologous miRNAs and 10 novel putative bovine-specific miRNAs, based on precursor sequence and the secondary structure and utilizing the miRBase (v. 21). We compared the miRNAs profile between high and low RFI animals and ranked the most differentially expressed bovine known miRNAs. Bovine miR-143 was the most abundant miRNA in the bovine liver and comprised 20% of total expressed mapped miRNAs. The most highly expressed miRNA in liver of mice and humans, miR-122, was the third most abundant in our cattle liver samples. We also identified 10 putative novel bovine-specific miRNA candidates. Differentially expressed miRNAs between high and low RFI cattle were identified with 18 miRNAs being up-regulated and 7 other miRNAs down-regulated in low RFI cattle. Our study has identified comprehensive miRNAs expressed in bovine liver. Some of the expressed miRNAs are novel in cattle. The differentially expressed miRNAs between high and low RFI give some insights into liver miRNAs regulating physiological pathways underlying variation in this measure of feed efficiency in bovines.

Target Identification for Metabolic Engineering: Incorporation of Metabolome and Transcriptome Strategies to Better Understand Metabolic Fluxes

  • Lindley, Nic
    • 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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    • 한국미생물생명공학회 2004년도 Annual Meeting BioExibition International Symposium
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    • pp.60-61
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    • 2004
  • Metabolic engineering is now a well established discipline, used extensively to determine and execute rational strategies of strain development to improve the performance of micro-organisms employed in industrial fermentations. The basic principle of this approach is that performance of the microbial catalyst should be adequately characterised metabolically so as to clearlyidentify the metabolic network constraints, thereby identifying the most probable targets for genetic engineering and the extent to which improvements can be realistically achieved. In order to harness correctly this potential, it is clear that the physiological analysis of each strain studied needs to be undertaken under conditions as close as possible to the physico-chemical environment in which the strain evolves within the full-scale process. Furthermore, this analysis needs to be undertaken throughoutthe entire fermentation so as to take into account the changing environment in an essentially dynamic situation in which metabolic stress is accentuated by the microbial activity itself, leading to increasingly important stress response at a metabolic level. All too often these industrial fermentation constraints are overlooked, leading to identification of targets whose validity within the industrial context is at best limited. Thus the conceptual error is linked to experimental design rather than inadequate methodology. New tools are becoming available which open up new possibilities in metabolic engineering and the characterisation of complex metabolic networks. Traditionally metabolic analysis was targeted towards pre-identified genes and their corresponding enzymatic activities within pre-selected metabolic pathways. Those pathways not included at the onset were intrinsically removed from the network giving a fundamentally localised vision of pathway functionality. New tools from genome research extend this reductive approach so as to include the global characteristics of a given biological model which can now be seen as an integrated functional unit rather than a specific sub-group of biochemical reactions, thereby facilitating the resolution of complexnetworks whose exact composition cannot be estimated at the onset. This global overview of whole cell physiology enables new targets to be identified which would classically not have been suspected previously. Of course, as with all powerful analytical tools, post-genomic technology must be used carefully so as to avoid expensive errors. This is not always the case and the data obtained need to be examined carefully to avoid embarking on the study of artefacts due to poor understanding of cell biology. These basic developments and the underlying concepts will be illustrated with examples from the author's laboratory concerning the industrial production of commodity chemicals using a number of industrially important bacteria. The different levels of possibleinvestigation and the extent to which the data can be extrapolated will be highlighted together with the extent to which realistic yield targets can be attained. Genetic engineering strategies and the performance of the resulting strains will be examined within the context of the prevailing experimental conditions encountered in the industrial fermentor. Examples used will include the production of amino acids, vitamins and polysaccharides. In each case metabolic constraints can be identified and the extent to which performance can be enhanced predicted

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RNAi and miRNA in Viral Infections and Cancers

  • Mollaie, Hamid Reza;Monavari, Seyed Hamid Reza;Arabzadeh, Seyed Ali Mohammad;Shamsi-Shahrabadi, Mahmoud;Fazlalipour, Mehdi;Afshar, Reza Malekpour
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제14권12호
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    • pp.7045-7056
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    • 2013
  • Since the first report of RNA interference (RNAi) less than a decade ago, this type of molecular intervention has been introduced to repress gene expression in vitro and also for in vivo studies in mammals. Understanding the mechanisms of action of synthetic small interfering RNAs (siRNAs) underlies use as therapeutic agents in the areas of cancer and viral infection. Recent studies have also promoted different theories about cell-specific targeting of siRNAs. Design and delivery strategies for successful treatment of human diseases are becomingmore established and relationships between miRNA and RNAi pathways have been revealed as virus-host cell interactions. Although both are well conserved in plants, invertebrates and mammals, there is also variabilityand a more complete understanding of differences will be needed for optimal application. RNA interference (RNAi) is rapid, cheap and selective in complex biological systems and has created new insight sin fields of cancer research, genetic disorders, virology and drug design. Our knowledge about the role of miRNAs and siRNAs pathways in virus-host cell interactions in virus infected cells is incomplete. There are different viral diseases but few antiviral drugs are available. For example, acyclovir for herpes viruses, alpha-interferon for hepatitis C and B viruses and anti-retroviral for HIV are accessible. Also cancer is obviously an important target for siRNA-based therapies, but the main problem in cancer therapy is targeting metastatic cells which spread from the original tumor. There are also other possible reservations and problems that might delay or even hinder siRNA-based therapies for the treatment of certain conditions; however, this remains the most promising approach for a wide range of diseases. Clearly, more studies must be done to allow efficient delivery and better understanding of unwanted side effects of siRNA-based therapies. In this review miRNA and RNAi biology, experimental design, anti-viral and anti-cancer effects are discussed.

당귀(當歸)가 다낭성난소증후군이 유발된 흰쥐 난소조직의 유전자 발현에 미치는 영향 (Effects of Angelicae Gigantis Radix on Gene Expression of Ovarian Tissue in Polycystic Ovary Syndrome Rats)

  • 류기준;조성희
    • 대한한방부인과학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.28-47
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    • 2011
  • Objectives: This study was performed to investigate the effects of Angelicae gigantis Radix (AGR) which is one of the most useful herbal-drug to treat patients with Polycystic Ovary Syndrome (PCOS) in Oriental medicine on gene expression of ovary tissue. Methods: The effects of AGR on gene expression of ovary tissue resected from PCOS induced rats using single injection of $\ss$-Estradiol 17-valerate (EV) was measured using microarray technique, and the functional analysis on these genes was conducted. Results: Total 2,812 genes were up-regulated or down-regulated, 1,421 genes were up-regulated, 1,391 genes were down-regulated by induction of PCOS. Up-regulated genes were mainly involved in biological function such as cell signalling pathways and inflammatory response. Expression levels of 1,442 genes were restored to those of naive animals by administration of AGR. 558 genes were restored to those of naive animals, which were lowered by induction of PCOS. 884 genes were lowered to naive levels, which were elevated by induction of PCOS. The functions of restored genes were partially involved in the restoration of expression levels, which were changed by induction of PCOS. Especially, up-regulated gene by induction of PCOS were mainly involved in these changes. These results mean restorative effects of AGR on damaged functions by induction of PCOS. The network of total protein interactions was measured using cytoscape program, and some key molecules, such as IRS2, MCM10, ORC2L related in up-regulated genes, CTBP2, CD44, RHOA, related in down-regulated genes that can be used for elucidation of therapeutical mechanism of medicine in future were identified. Conclusion: Restored genes by AGR were thought to have common pathways related in regulation of gene expressions. Especially, genes in restored expression levels by AGR, which were up-regulated by induction of PCOS, were regulated by 9 of common transcription factors, genes in restored expression levels by AGR, which were down-regulated by induction of PCOS, were involved in 25 of common transcription factors.