• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제46권2호
• /
• pp.155-164
• /
• 2004

이 연구는 gene-trap construct를 가지고 있는 배양세포로부터 trap gene을 확인하고 클로닝한 다음 이러한 세포를 이용하여 복제 지브라물고기를 만들기 위해 수행되어졌다. 본 연구에서 gene-trap과 연관된 복제 지브라물고기가 성공적으로 만들어졌다. 본 실험에서 두 종류의 백터(SA/GFP-TP와 Neo-TP)가 사용되었다. 이들 벡터에 의해 전이된 모든 종류의 세포는 항생제에 의해 선별을 하여 분석에 이용하였다. SA/GFP-TP에 의해 전이된 세포의 경우, 단일세포상에서 GFP 발현도가 낮아 본 연구에서 동물복제에 사용되지 않았으며, Neo-TP에 의해 전이된 세포주가 복제실험에 이용되었다. Neo-TP 세포에 의한 복제실험 결과, 총 1179개의 핵치환 난으로부터 44(3.7%) 개의 배자가 포배기에 도달하였으며, 8(0.8%) 개의 배자가 부화시기에 이르렀다. 그리고 3마리는 성숙단계에 이르렀으며, 이중 1마리에서 정상적으로 gene-trap 전이가 이루어짐을 Southern blot 분석을 통해 확인되었다.

• 한국균학회소식:학술대회논문집
• /
• 한국균학회 2014년도 춘계학술대회 및 임시총회
• /
• pp.27-28
• /
• 2014

Beauveria bassiana (Cordycipitaceae, Hypocreales, Ascomycota) is an anamorphic fungus having a potential to be used as a biological control agent because it parasitizes a wide range of arthropod hosts including termites, aphids, beetles and many other insects. A number of bioactive secondary metabolites (SMs) have been isolated from B. bassiana and functionally verified. Among them, beauvericin and bassianolide are cyclic depsipeptides with antibiotic and insecticidal effects belonging to the enniatin family. Non-ribosomal peptide synthetases (NRPSs) play a crucial role in the synthesis of these secondary metabolites. NRPSs are modularly organized multienzyme complexes in which each module is responsible for the elongation of proteinogenic and non-protein amino acids, as well as carboxyl and hydroxyacids. A minimum of three domains are necessary for one NRPS elongation module: an adenylation (A) domain for substrate recognition and activation; a tholation (T) domain that tethers the growing peptide chain and the incoming aminoacyl unit; and a condensation (C) domain to catalyze peptide bond formation. Some of the optional domains include epimerization (E), heterocyclization (Cy) and oxidation (Ox) domains, which may modify the enzyme-bound precursors or intermediates. In the present study, we analyzed genomes of B. bassiana and its allied species in Hypocreales to verify the distribution of NRPS-encoding genes involving biosynthesis of beauvericin and bassianolide, and to unveil the evolutionary processes of the gene clusters. Initially, we retrieved completely or partially assembled genomic sequences of fungal species belonging to Hypocreales from public databases. SM biosynthesizing genes were predicted from the selected genomes using antiSMASH program. Adenylation (A) domains were extracted from the predicted NRPS, NRPS-like and NRPS-PKS hybrid genes, and used them to construct a phylogenetic tree. Based on the preliminary results of SM biosynthetic gene prediction in B. bassiana, we analyzed the conserved gene orders of beauvericin and bassianolide biosynthetic gene clusters among the hypocrealean fungi. Reciprocal best blast hit (RBH) approach was performed to identify the regions orthologous to the biosynthetic gene cluster in the selected fungal genomes. A clear recombination pattern was recognized in the inferred A-domain tree in which A-domains in the 1st and 2nd modules of beauvericin and bassianolide synthetases were grouped in CYCLO and EAS clades, respectively, suggesting that two modules of each synthetase have evolved independently. In addition, inferred topologies were congruent with the species phylogeny of Cordycipitaceae, indicating that the gene fusion event have occurred before the species divergence. Beauvericin and bassianolide synthetases turned out to possess identical domain organization as C-A-T-C-A-NM-T-T-C. We also predicted precursors of beauvericin and bassianolide synthetases based on the extracted signature residues in A-domain core motifs. The result showed that the A-domains in the 1st module of both synthetases select D-2-hydroxyisovalerate (D-Hiv), while A-domains in the 2nd modules specifically activate L-phenylalanine (Phe) in beauvericin synthetase and leucine (Leu) in bassianolide synthetase. antiSMASH ver. 2.0 predicted 15 genes in the beauvericin biosynthetic gene cluster of the B. bassiana genome dispersed across a total length of approximately 50kb. The beauvericin biosynthetic gene cluster contains beauvericin synthetase as well as kivr gene encoding NADPH-dependent ketoisovalerate reductase which is necessary to convert 2-ketoisovalarate to D-Hiv and a gene encoding a putative Gal4-like transcriptional regulator. Our syntenic comparison showed that species in Cordycipitaceae have almost conserved beauvericin biosynthetic gene cluster although the gene order and direction were sometimes variable. It is intriguing that there is no region orthologous to beauvericin synthetase gene in Cordyceps militaris genome. It is likely that beauvericin synthetase was present in common ancestor of Cordycipitaceae but selective gene loss has occurred in several species including C. militaris. Putative bassianolide biosynthetic gene cluster consisted of 16 genes including bassianolide synthetase, cytochrome P450 monooxygenase, and putative Gal4-like transcriptional regulator genes. Our synteny analysis found that only B. bassiana possessed a bassianolide synthetase gene among the studied fungi. This result is consistent with the groupings in A-domain tree in which bassianolide synthetase gene found in B. bassiana was not grouped with NRPS genes predicted in other species. We hypothesized that bassianolide biosynthesizing cluster genes in B. bassiana are possibly acquired by horizontal gene transfer (HGT) from distantly related fungi. The present study showed that B. bassiana is the only species capable of producing both beauvericin and bassianolide. This property led to B. bassiana infect multiple hosts and to be a potential biological control agent against agricultural pests.

• 생명과학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.349-356
• /
• 2015

최근 차세대염기서열해독법(Next Generation Sequencing, NGS)의 급속한 발전에 힘입어, 다양한 가축 종에 대한 전장유전체 수준의 해독 및 분석 연구수행이 가능하게 되었다. 소의 경우 현재 한우, 칡소, 흑우, 제주흑우 4품종의 재래소가 국제연합식량농업기구 가축다양성 정보시스템에 등록돼 있는 상태이다. 이러한 재래유전자원은 최근 NGS 기술을 이용 전장유전체에 걸친 대용량의 단일염기다형성 정보를 얻는데 성공하였으며, 또한 한국 재래소품종이 유럽기원의 소 품종들과 유전학적으로 차이가 있다는 점이 밝혀졌다. 또한 소 유전체학 분야에서 이 NGS의 응용은 유전체의 구조적 변이 특히 종전 대용량으로 정확한 발굴이 어려웠던 전장유전체에 널리 퍼진 복제수변이의 발굴에 성공적으로 적용되었다. 이러한 일련의 성공에도 불구하고 최근 NGS를 이용한 연구는 내재적인 한계점이 있었는데, 이는 연구 당시 고가의 연구비용 및 분석의 난해함으로 인해 각 대표 소 품종의 단수 또는 소수 개체에 대해서만 적용되었다는 점이 그 대표적 예라 할 수 있을 것이다. 즉, NGS에서 파생된 데이터의 보다 정확한 생물학적 의의를 찾기 위해서는 추가 실험적 검증과 더불어 면밀한 해석이 필요하다는 점을 시사하는 것이다. 최근 차세대염기서열 해독 비용이 지속으로 하락하고 있으며, 이는 단수개체가 아닌 집단수준에서의 NGS 적용이 가능해 짐에 따라 다양한 집단유전체학적 이론이 접목된 연구가 가능해지고 있다. 현재 국내 재래소 품종에 대한 집단수준에서의 연구는 극히 미흡한 상태이나, 이러한 상황은 최근 고밀도 칩, 차세대염기서열 자료와 같은 대용량 유전정보를 생산, 분석 중에 있어 재래가축에 대한 집단수준에서의 연구가 일부 해소될 것으로 기대된다.