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.
Jung, Je Hyeong;Kim, Ho-Youn;Kim, Hyoung Seok;Jung, Sang Hoon
Journal of Ginseng Research
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v.44
no.2
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pp.312-320
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2020
Background: Ginseng (Panax ginseng Meyer) is an essential source of pharmaceuticals and functional foods. Ginseng productivity has been compromised by high light (HL) stress, which is one of the major abiotic stresses during the ginseng cultivation period. The genetic improvement for HL tolerance in ginseng could be facilitated by analyzing its genetic and molecular characteristics associated with HL stress. Methods: Genome-wide analysis of gene expression was performed under HL and recovery conditions in 1-year-old Korean ginseng (P. ginseng cv. Chunpoong) using the Illumina HiSeq platform. After de novo assembly of transcripts, we performed expression profiling and identified differentially expressed genes (DEGs). Furthermore, putative functions of identified DEGs were explored using Gene Ontology terms and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome pathway enrichment analysis. Results: A total of 438 highly expressed DEGs in response to HL stress were identified and selected from 29,184 representative transcripts. Among the DEGs, 326 and 114 transcripts were upregulated and downregulated, respectively. Based on the functional analysis, most upregulated and a significant number of downregulated transcripts were related to stress responses and cellular metabolic processes, respectively. Conclusion: Transcriptome profiling could be a strategy to comprehensively elucidate the genetic and molecular mechanisms of HL tolerance and susceptibility. This study would provide a foundation for developing breeding and metabolic engineering strategies to improve the environmental stress tolerance of ginseng.
Kim, Su-Hwan;Kim, Young-Sung;Lee, Su-Yeon;Kim, Kyoung-Hwa;Lee, Yong-Moo;Kim, Won-Kyung;Lee, Young-Kyoo
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.41
no.4
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pp.192-200
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2011
Purpose: The aim of this study is to compare the gene expression profile in mesenchymal stem cells derived from dental tissues and bone marrow for characterization of dental stem cells. Methods: We employed GeneChip analysis to the expression levels of approximately 32,321 kinds of transcripts in 5 samples of bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) (n=1), periodontal ligament stem cells (PDLSCs) (n=2), and dental pulp stem cells (DPSCs) (n=2). Each cell was sorted by a FACS Vantage Sorter using immunocytochemical staining of the early mesenchymal stem cell surface marker STRO-1 before the microarray analysis. Results: We identified 379 up-regulated and 133 down-regulated transcripts in BMSCs, 68 up-regulated and 64 down-regulated transcripts in PDLSCs, and 218 up-regulated and 231 down-regulated transcripts in DPSCs. In addition, anatomical structure development and anatomical structure morphogenesis gene ontology (GO) terms were over-represented in all three different mesenchymal stem cells and GO terms related to blood vessels, and neurons were over-represented only in DPSCs. Conclusions: This study demonstrated the genome-wide gene expression patterns of STRO-$1^+$ mesenchymal stem cells derived from dental tissues and bone marrow. The differences among the expression profiles of BMSCs, PDLSCs, and DPSCs were shown, and 999 candidate genes were found to be definitely up- or down-regulated. In addition, GOstat analyses of regulated gene products provided over-represented GO classes. These data provide a first step for discovering molecules key to the characteristics of dental stem cells.
Marfan syndrome (MFS) is a dominantly inherited connective tissue disorder caused by mutations in the gene encoding fibrillin-1 (FBN1) and is characterized by aortic dilatation and dissection, which is the primary cause of death in untreated MFS patients. However, disease progression-associated changes in gene expression in the aortic lesions of MFS patients remained unknown. Using a mouse model of MFS, FBN1 hypomorphic mouse (mgR/mgR), we characterized the aortic gene expression profiles during the progression of the MFS. Homozygous mgR mice exhibited MFS-like phenotypic features, such as fragmentation of elastic fibers throughout the vessel wall and were graded into mgR1-4 based on the pathological severity in aortic walls. Comparative gene expression profiling of WT and four mgR mice using microarrays revealed that the changes in the transcriptome were a direct reflection of the severity of aortic pathological features. Gene ontology analysis showed that genes related to oxidation/reduction, myofibril assembly, cytoskeleton organization, and cell adhesion were differentially expressed in the mgR mice. Further analysis of differentially expressed genes identified several candidate genes whose known roles were suggestive of their involvement in the progressive destruction of aorta during MFS. This study is the first genome-wide analysis of the aortic gene expression profiles associated with the progression of MFS. Our findings provide valuable information regarding the molecular pathogenesis during MFS progression and contribute to the development of new biomarkers as well as improved therapeutic strategies.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.141-141
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2017
The ubiquitin-proteasome pathway is the major regulatory mechanism in a number of cellular processes for selective degradation of proteins and involves three steps: (1) ATP dependent activation of ubiquitin by E1 enzyme, (2) transfer of activated ubiquitin to E2 and (3) transfer of ubiquitin to the protein to be degraded by E3 complex. F-box proteins are subunit of SCF complex and involved in specificity for a target substrate to be degraded. F-box proteins regulate many important biological processes such as embryogenesis, floral development, plant growth and development, biotic and abiotic stress, hormonal responses and senescence. However, little is known about the F-box genes in wheat. The draft genome sequence of wheat (IWGSC Reference Sequence v1.0 assembly) used to analysis a genome-wide survey of the F-box gene family in wheat. The Hidden Markov Model (HMM) profiles of F-box (PF00646), F-box-like (PF12937), F-box-like 2 (PF13013), FBA (PF04300), FBA_1 (PF07734), FBA_2 (PF07735), FBA_3 (PF08268) and FBD (PF08387) domains were downloaded from Pfam database were searched against IWGSC Reference Sequence v1.0 assembly. RNA-seq paired-end libraries from different stages of wheat, such as stages of seedling, tillering, booting, day after flowering (DAF) 1, DAF 10, DAF 20, and DAF 30 were conducted and sequenced by Illumina HiSeq2000 for expression analysis of F-box protein genes. Basic analysis including Hisat, HTseq, DEseq, gene ontology analysis and KEGG mapping were conducted for differentially expressed gene analysis and their annotation mappings of DEGs from various stages. About 950 F-box domain proteins identified by Pfam were mapped to wheat reference genome sequence by blastX (e-value < 0.05). Among them, more than 140 putative F-box protein genes were selected by fold changes cut-offs of > 2, significance p-value < 0.01, and FDR<0.01. Expression profiling of selected F-box protein genes were shown by heatmap analysis, and average linkage and squared Euclidean distance of putative 144 F-box protein genes by expression patterns were calculated for clustering analysis. This work may provide valuable and basic information for further investigation of protein degradation mechanism by ubiquitin proteasome system using F-box proteins during wheat development stages.
Kim, Sunyoung;Park, Jungwook;Kim, Ji Hyeon;Lee, Jongyun;Bang, Bongjun;Hwang, Ingyu;Seo, Young-Su
The Plant Pathology Journal
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v.29
no.3
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pp.249-259
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2013
Burkholderia glumae causes rice grain rot and sheath rot by producing toxoflavin, the expression of which is regulated by quorum sensing (QS). The QS systems of B. glumae rely on N-octanoyl homoserine lactone, synthesized by TofI and its cognate receptor TofR, to activate the genes for toxoflavin biosynthesis and an IclR-type transcriptional regulator gene, qsmR. To understand genome-wide transcriptional profiling of QS signaling, we employed RNAseq of the wild-type B. glumae BGR1 with QS-defective mutant, BGS2 (BGR1 tofI::${\Omega}$) and QS-dependent transcriptional regulator mutant, BGS9 (BGR1 qsmR::${\Omega}$). A comparison of gene expression profiling among the wild-type BGR1 and the two mutants before and after QS onset as well as gene ontology (GO) enrichment analysis from differential expressed genes (DEGs) revealed that genes involved in motility were highly enriched in TofI-dependent DEGs, whereas genes for transport and DNA polymerase were highly enriched in QsmR-dependent DEGs. Further, a combination of pathways with these DEGs and phenotype analysis of mutants pointed to a couple of metabolic processes, which are dependent on QS in B. glumae, that were directly or indirectly related with bacterial motility. The consistency of observed bacterial phenotypes with GOs or metabolic pathways in QS-regulated genes implied that integration RNAseq with GO enrichment or pathways would be useful to study bacterial physiology and phenotypes.
Maize has high food and industrial value, whereas has difficulties in research because of their complex and huge size genome. Nested association mapping (NAM) was constructed to better understand maize genetics. However, most studies were conducted using the reference genome B73, and only a few studies were conducted on tropical maize. Ki3, one of the founder lines of the NAM population, is a tropical maize. We analyzed the genetic characteristics of Ki3 by using RNA sequencing and bioinformatics tools for various genetic studies. As results, a total of 30,526 genes were expressed, and expression profile were constructed. A total of 1,558 genes were differentially expressed in response to drought stress, and 513 contigs of them come from de novo assemblies. In addition, high-density polymorphisms including 464,930 single nucleotide polymorphisms (SNPs), 21,872 multiple nucleotide polymorphisms (MNPs) and 93,313 insertions and deletions (InDels) were found compared to reference genome. Among them, 15.0 % of polymorphisms (87,838) were passed non-synonymous test which could alter amino acid sequences. The variants have 66,550 SNPs, 5,853 MNPs, and 14,801 InDels, also proportion of homozygous type was higher than heterozygous. These variants were found in a total of 15,643 genes. Of these genes, 637 genes were found as differentially expressed genes (DEGs) under drought stress. Our results provide a genome-wide analysis of differentially expressed genes and information of variants on expressed genes of tropical maize under drought stress. Further characterization of these changes in genetic regulation and genetic traits will be of great value for improvement of maize genetics.
Background: Loss of heterozygosity (LOH) on chromosomal regions is crucial in tumor progression and this study aimed to identify genome-wide LOH in pancreatic cancer. Materials and Methods: Single-nucleotide polymorphism (SNP) profiling data GSE32682 of human pancreatic samples snap-frozen during surgery were downloaded from Gene Expression Omnibus database. Genotype console software was used to perform data processing. Candidate genes with LOH were screened based on the genotype calls, SNP loci of LOH and dbSNP database. Gene annotation was performed to identify the functions of candidate genes using NCBI (the National Center for Biotechnology Information) database, followed by Gene Ontology, INTERPRO, PFAM and SMART annotation and UCSC Genome Browser track to the unannotated genes using DAVID (the Database for Annotation, Visualization and Integration Discovery). Results: The candidate genes with LOH identified in this study were MCU, MICU1 and OIT3 on chromosome 10. MCU was found to encode a calcium transporter and MICU1 could encode an essential regulator of mitochondrial $Ca^{2+}$ uptake. OIT3 possibly correlated with calcium binding revealed by the annotation analyses and was regulated by a large number of transcription factors including STAT, SOX9, CREB, NF-kB, PPARG and p53. Conclusions: Global genomic analysis of SNPs identified MICU1, MCU and OIT3 with LOH on chromosome 10, implying involvement of these genes in progression of pancreatic cancer.
Kim, Sung-Geun;Park, Jung-Hwan;Lee, Tae-Hee;Kim, Myung-Dong;Seo, Jin-Ho;Lim, Hyung-Kwon
Proceedings of the Korean Society for Applied Microbiology Conference
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2005.06a
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pp.230-232
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2005
The formation of insoluble aggregation of the recombinant kringle fragment of human apolipoprotein(a), rhLK8, in endoplasmic reticulum was identified as the rate-limiting step in the rhLK8 secretion in Saccharomyces cerevisiae. To analyze the protein secretion pathway, some of yeast genes closely related to protein secretion was rationally selected and their oligomer DNA were arrayed on the chip. The expression profiling of these genes during the induction of rhLK8 in fermentor fed-batch cultures revealed that several foldases including pdi1 gene were up-regulated in the early induction phase, whereas protein transport-related genes were up-regulated in the late induction phase. The coexpression of pdi1 gene increased rhLK8-folding capacity. Hence, the secretion efficiency of rhLK8 in the strain overexpressing pdi1 gene increased by 2-fold comparing in its parental strain. The oligomer DNA chip arrayed with minimum number of the genes selected in this study could be generally applicable to the monitoring system for the heterologous protein secretion and expression in Saccharomyces cerevisiae. With the optimization of fed-batch culture conditions and the alteration of genetic background of host, we obtained extracellular rhLK8 at higher yields than with Pichia pastoris systems, which was a 25-fold increased secretion level of rhLK8 compared to the secretion level at the initiation of this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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