• Title/Summary/Keyword: p10 gene

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홍삼 유래 성분들의 면역조절 효능

  • Jo, Jae-Yeol
    • Food preservation and processing industry
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    • v.8 no.2
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    • pp.6-12
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    • 2009
  • 면역반응은 외부 감염원으로부터 신체를 보호하고 외부감염원을 제거하고자 하는 주요항상성 유지기전의 하나이다. 이들 반응은 골수에서 생성되고 비장, 흉선 및 임파절 등에서 성숙되는 면역세포들에 의해 매개된다. 보통 태어나면서부터 얻어진 선천성 면역반응을 매개하는 대식세포, 수지상 세포 등과, 오랜기간 동안 감염된 다양한 면역원에 대한 경험을 토대로 얻어진 획득성 면역을 담당하는 T 임파구 등이 대표적인 면역세포로 알려져 있다. 다양한 면역질환이 최근 주요 사망률의 원인이 되고 있다. 최근, 암, 당뇨 및 뇌혈관질환 등이 생체에서 발생되는 급 만성염증에 의해 발생된다고 보고됨에 따라 면역세포 매개성 염증질환에 대한 치료제 개발을 서두르고 있다. 또한 암환자의 급격한 증가는 암발생의 주요 방어기전인 면역력 증강에 대한 요구들을 가중시키고 있다. 예로부터 사용되어 오던 고려인삼과 홍삼은 기를 보호하고 원기를 회복하는 명약으로 알려진 대표적인 우리나라 천연생약이다. 특별히, 홍삼은 단백질과 핵산의 합성을 촉진시키고, 조혈작용, 간기능 회복, 혈당강하, 운동수행 능력증대, 기억력 개선, 항피로작용 및 면역력 증대에 매우 효과가 좋은 것으로 보고되고 있다. 홍삼에 관한 많은 연구에 비해, 현재까지 홍삼이 면역력 증강에 미치는 효과에 대한 분자적 수준에서의 연구는 매우 미미한 것으로 확인되어져 있다. 홍삼의 투여는 NK 세포나 대식세포의 활성이 증가하고 항암제의 암세포 사멸을 증가시키는 것으로 확인되어졌다. 현재까지 알려진 주요 면역증강 성분은 산성다당류로 보고되었다. 또 한편으로 일부 진세노사이드류에서 항염증 효능이 확인되어졌으며, 이를 통해 피부염증 반응과 관절염에 대한 치료 효과가 있는 것으로 추측되고 있다 [본 연구는 KT&G 연구출연금 (2009-2010) 지원을 받아 이루어졌기에 이에 감사드린다]. 면역반응은 외부 감염물질의 침입으로 유도된 질병환경을 제거하고 수복하는 중요한 생체적 방어작용의 하나이다. 이들 과정은 체내로 유입된 미생물이나 미세화학물질들과 같은 독성물질을 소거하거나 파괴하는 것을 주요 역할로 한다. 외부로 부터 인체에 들어온 이물질에 대한 방어기전은 현재 두 가지 종류의 면역반응으로 구분해서 설명한다. 즉, 선천성 면역 반응 (innate immunity)과 후천성 면역 반응 (adaptive immunity)이 그것이다. 선천성 면역반응은 1) 피부나 점막의 표면과 같은 해부학적인 보호벽 구조와 2) 체온과 낮은 pH 및 chemical mediator (리소자임, collectin류) 등과 같은 생리적 방어구조, 3) phagocyte류 (대식세포, 수지상세포 및 호중구 등)에 의한 phagocytic/endocytic 방어, 그리고 4) 마지막으로 염증반응을 통한 감염에 저항하는 면역반응 등으로 구분된다. 후천성 면역반응은 획득성면역이라고도 불리고 특이성, 다양성, 기억 및 자기/비자기의 인식이라는 네 가지의 특징을 가지고 있으며, 외부 유입물질을 제거하는 반응에 따라 체액성 면역 반응 (humoral immune response)과 세포성 면역반응 (cell-mediated immune response)으로 구분된다. 체액성 면역은 침입한 항원의 구조 특이적으로 생성된 B cell 유래 항체와의 반응과 간이나 대식세포 등에서 합성되어 분비된 혈청내 보체 등에 의해 매개되는 반응으로 구성되어 있다. 세포성 면역반응은 T helper cell (CD4+), cytotoxic T cell (CD8+), B cell 및antigen presenting cell 중개를 통한 세포간 상호 작용에 의해 발생되는 면역반응이다. 선천성 면역반응의 하나인 염증은 우리 몸에서 가장 빈번히 발생되고 있는 방어작용의 하나이다. 예를 들면 감기에 걸렸을 경우, 환자의 편도선내 대식세포나 수지상세포류는 감염된 바이러스 단독 혹은 동시에 감염된 박테리아를 상대로 다양한 염증성 반응을 유도하게 된다. 또한, 상처가 생겼을 경우에도 감염원을 통해 유입된 병원성 세균과 주위조직내 선천성 면역담당 세포들 간의 면역학적 전투가 발생되게 된다. 이들 과정을 통해, 주위 세포나 조직이 손상되면, 즉각적으로 이들 면역세포들 (주로 phagocytes류)은 신속하게 손상을 극소화하고 더 나가서 손상된 부위를 원상으로 회복시키려는 일련의 염증반응을 유도하게 된다. 이들 반응은 우리가 흔히 알고 있는 발적 (redness), 부종 (swelling), 발열 (heat), 통증 (pain) 등의 증상으로 나타나게 된다. 즉, 손상된 부위 주변에 존재하는 모세혈관에 흐르는 혈류의 양이 증가하면서 혈관의 직경이 늘어나게 되고, 이로 인한 조직의 홍반과, 부어 오른 혈관에 의해 발열과 부종이 초래되는 것이다. 확장된 모세혈관의 투과성 증가는 체액과 세포들이 혈관에서 조직으로 이동하게 하는 원동력이 되고, 이를 통해 축적된 삼출물들은 단백질의 농도를 높여, 최종적으로 혈관에 존재하는 체액들이 조직으로 더 많이 이동되도록 유도하여 부종을 형성시킨다. 마지막으로 혈관 내 존재하는 면역세포들은 혈판 내벽에 점착되고 (margination), 혈관벽의 간극을 넓히는 역할을 하는 히스타민 (histamine)이나 일산화질소(nitric oxide : NO), 프로스타그린딘 (prostagladins : PGE2) 및 류코트리엔 (leukotriens) 등과 같은 chemical mediator의 도움으로 인해 혈관벽 사이로 삼출하게 되어 (extravasation), 손상된 부위로 이동하여 직접적인 외부 침입 물질의 파괴나 다른 면역세포들을 모으기 위한 cytokine (tumor necrosis factor [TNF]-$\alpha$, interleukin [IL]-1, IL-6 등) 혹은 chemokine (MIP-l, IL-8, MCP-l등)의 분비 등을 수행함으로써 염증반응을 매개하게 된다. 염증과정시 발생되는 여러 mediator 중 PGE2나 NO 및 TNF-$\alpha$ 등은 실험적 평가가 용이하여 이들 mediator 자체나 생성관련효소 (cyclooxygenase [COX] 및 nitric oxide synthase [NOS] 등)들은 현재항염증 치료제의 개발 연구시 주요 표적으로 연구되고 있다. 염증 반응은 지속기간에 따라 크게 급성염증과 만성염증으로 나뉘며, 삼출물의 종류에 따라서는 장액성, 섬유소성, 화농성 및 출혈성 염증 등으로 구분된다. 급성 염증 (acute inflammation)반응은 수일 내지 수주간 지속되는 일반적인 염증반응이라고 볼 수 있다. 국소반응은 기본징후인 발열과 발적, 부종, 통증 및 기능 상실이 특징적이며, 현미경적 소견으로는 혈관성 변화와 삼출물 형성이 주 작용이므로 일명 삼출성 염증이라고 한다. 만성 염증 (chronic inflammation)은, 급성 염증으로부터 이행되거나 만성으로 시작된다. 염증지속 기간은 보통 4주 이상 장기화 된다. 보통 염증의 경우에는 염증 생성 cytokine인 Th1 cytokine (IL-2, interferone [IFN]-$\gamma$ 및 TNF-$\alpha$ 등)의 생성 후, 거의 즉각적으로 항 염증성 cytokine인 Th2 cytokine(IL-4, IL-6, IL-10 및 transforming growth factor [TGF]-$\beta$ 등)이 생성되어 정상반응으로 회복된다. 그러나, 어떤 원인에서든 면역세포에 의한 염증원 제거 반응이 문제가 되면, 만성염증으로 진행된다. 이 반응에 주로 작용을 하는 염증세포로는 단핵구와 대식세포, 림프구, 형질세포 등이 있다. 암은 전세계적으로 사망률 1위의 원인이 되는 면역질환의 하나이다. 산화적 스트레스나 자외선 조사 혹은 암유발 물질들에 의해 염색체내 protooncogene, tumor-suppressor gene 혹은 DNA repairing gene의 일부 DNA의 돌연변이 혹은 결손 등이 발행되면 정상세포는 암화과정을 시작하게 된다. 양성세포 수준에서 약 5에서 10여년 후 악성수준의 암세포가 생성되게 되면 이들 세포는 새로운 환경을 찾아 전이하게 되는데 이를 통해 암환자들은 다양한 장기에 동인 오리진의 암세포들이 생성한 종양들을 가지게 된다. 이들 종양세포는 정상 장기의 기능을 손상시켜며 결국 생명을 잃게 만든다. 이들 염색체 수준에서의 돌연변이 유래 암세포는 거의 대부분이 체내 면역시스템에 의해 사멸되는 것으로 알려져 있다. 그러나 계속되는 스트레스나 암유발 물질의 노출은 체내 면역체계를 파괴하면서 최후의 방어선을 무너뜨리면서 암발생에 무방비 상태를 만들게 된다. 이런 이유로 체내 면역시스템의 정상적 가동 및 증강을 유도하게 하는 전략이 암예방시 매우 중요한 표적으로 인식되면서 다양한 형태의 면역증강 물질 개발을 시도하고 있다. 인삼은 두릅나무과의 여러해살이 풀로써, 오랜동안 한방 및 민간에서 원기를 회복시키고, 각종 질병을 치료할 수단으로 사용되고 있는 대표적인 전통생약이다. 예로부터 불로(不老), 장생(長生), 익기(益氣), 경신(經身)의 명약으로 구전되어졌는데, 이는 약 2천년 전 중국의 신농본초경(神農本草經)에서 "인삼은 오장(五腸)을 보하고, 정신을 안정시키고, 혼백을 고정하며 경계를 멈추게 하고, 외부로부터 침입하는 병사를 제거하여주며, 눈을 밝게 하고 마음을 열어 더욱 지혜롭게 하고 오랫동안 복용하면 몸이 가벼워지고 장수한다" 라고 기술되어있는 데에서 유래한 것이다. 다양한 연구를 통해 우리나라에서 생산되는 고려인삼 (Panax ginseng)이 효능 면에서 가장 탁월한 것으로 알려져 있으며 특별이 고려인삼으로부터 제조된 고려홍삼은 전세계적으로도 그 효능이 우수한 것으로 보고되어 있다. 대부분의 홍삼 약효는 dammarane계열의 triterpenoid인 ginsenosides라고 불리는 인삼 saponin에 의해 기인된 것으로 알려져 있다. 이들 화합물군의 기본 골격에 따라, protopanaxadiol (PD)계 (22종) 및 protopanaxatriol (PT)계 (10종)으로 구분되고 있다 (표 1). 실험적 접근을 통해 인삼의 약리작용 이해를 위한 다양한 노력들이 경주되고 있으나, 여전히 많은 부분에서 충분히 이해되고 있지 않다. 그러나, 현재까지 연구된 인삼의 약리작용 관련 연구들은 심혈관, 당뇨, 항암 및 항스트레스 등과 같은 분야에서 인삼효능이 우수한 것으로 보고하고 있다. 그러나 면역조절 및 염증현상과 관련된 최근 연구결과들은 많지 않으나, 향후 다양하게 연구될 효능부분으로 인식되고 있다.

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Effects of Lipopolysaccride-induced Stressor on the Expression of Stress-related Genes in Two Breeds of Chickens (Lipopolysaccride 감염처리가 닭의 품종간 스트레스연관 유전자 발현에 미치는 영향)

  • Jang, In Surk;Sohn, Sea Hwan;Moon, Yang Soo
    • Korean Journal of Poultry Science
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    • v.44 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2017
  • The objective of the present study was to determine the expression of genes associated with lipopolysaccharide (LPS)-induced stressor in two breeds of chickens: the Korean native chicken (KNC) and the White Leghorn chicken (WLH). Forty chickens per breed, aged 40 weeks, were randomly allotted to the control (CON, administered the saline vehicle) and LPS-injected stress groups. Samples were collected at 0 and 48 h post-LPS injection, and total RNA was extracted from the chicken livers for RNA microarray and quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analyses. In response to LPS, 1,044 and 1,193 genes were upregulated, and 1,000 and 1,072 genes were downregulated in the KNC and WLH, respectively, using a ${\geq}2$-fold cutoff change. A functional network analysis revealed that stress-related genes were downregulated in both KNC and WLH after LPS infection. The results obtained from the qRT-PCR analysis of mRNA expression of heat shock 90 (HSP90), 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGCR), activating transcription factor 4 (ATF4), sterol regulatory element-binding protein 1 (SREBP1), and X-box binding protein 1 (XBP1) were confirmed by the results of the microarray analysis. There was a significant difference in the expression of stress-associated genes between the control and LPS-injected KNC and WLH groups. The qRT-PCR analysis revealed that the stress-related $HSP90{\alpha}$ and HMGCR genes were downregulated in both LPS-injected KNC and WLH groups. However, the HSP70 and $HSP90{\beta}$ genes were upregulated only in the LPS-injected KNC group. The results suggest that the mRNA expression of stress-related genes is differentially affected by LPS stimulation, and some of the responses varied with the chicken breed. A better understanding of the LPS-induced infective stressors in chicken using the qRT-PCR and RNA microarray analyses may contribute to improving animal welfare and husbandry practices.

Soil Chemical Property and Microbial Community under Organic and Conventional Radish Farming Systems (무 유기재배와 관행재배 토양의 화학성과 미생물 군집 비교)

  • Kang, Ho-Jun;Yang, Sung-Nyun;Song, Kwan-Cheol;Cho, Young-Yuen;Kim, Yu-Kyoung
    • Korean Journal of Organic Agriculture
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    • v.27 no.4
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    • pp.479-499
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    • 2019
  • This study was conducted to investigate the responses of soil properties and microbial communities to different agricultural management and soil types, including organic management in Andisols (Org-A), organic management in Non-andisols (Org-NA), conventional management in Andisols (Con-A) and conventional management in Non-andisols (Con-NA) by using a pyrosequencing approach of 16S rRNA gene amplicon in Radish farms of volcanic ash soil in Jeju island. The results showed that agricultural management systems had a little influence on the soil chemical properties but had significant influence on microbial communities. In addition, soil types had significant influences on both the soil chemical properties and microbial communities. Organic farming increased the microbial density of bacteria and biomass C compared to conventional farming, regardless of soil types. Additionally, Org-NA had the highest dehydrogenase activity among treatments, whereas no difference was found between Org-A, Con-A and Con-NA and had the highest species richness (Chao 1) and diversity (Phyrogenetic diversity). Particularly, Chao 1 and Phyrogenetic diversity were increased in organic plots by 12% and 20%, compared with conventional plots, respectively. Also, regardless of agricultural management and soil types, Proteobacteria was the most abundant bacterial phylum, accounting for 21.9-25.9% of the bacterial 16S rRNAs. The relative abundance of putative copiotroph such as Firmicutes was highest in Org-NA plot by 21.0%, as follows Con-NA (13.1%), Con-A (6.7%) and Org-A (5.1%.), respectively and those of putative oligotrophs such as Acidobacteria and Planctomycetes were higher in Con-A than those in the other plots. Furthermore, LEfSe indicated that organic system enhanced the abundance of Fumicutes, while conventional system increased the abundance of Acidobacteria, especially in Non-andisols. Correlation analysis showed that total organic carbon (TOC) and nutrient levels (e.g. available P and exchangeable K) were significantly correlated to the structure of the microbial community and microbial activity. Overall, our results showed that the continuous organic farming systems without chemical materials, as well as the soil types made by long-term environmental factors might influence on soil properties and increase microbial abundances and diversity.

Effect of the Fatty Acid Synthase and Acetyl CoA Carboxylase Genes on Carcass Quality in Commercial Hanwoo Population (한우의 Fatty Acid Synthase (FASN)와 Acetyl CoA Carboxylase-α (ACACA) 유전자내의 단일염기변이가 한우집단내의 도체형질에 미치는 영향)

  • Jeon, Eun-Kyeong;Kim, Sang-Wook;Choi, Yun-Jeong;Kim, Nae-Soo;Cho, Man-Weuk;Lee, Myoung-Il;Jeong, Yong-Ho;Lee, Jin-Suk;Kim, Kwan-Tae;Koh, Kyung-Chul;Kim, Kwan-Suk
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • v.53 no.5
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    • pp.389-395
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    • 2011
  • This study was conducted to investigate the combined effect of fatty acid synthase (FASN) and Acetyl CoA Carboxylase-${\alpha}$ (ACACA) genes on carcass traits of Korean cattle (Hanwoo). A total of 1,057 commercial Hanwoo cattle provided by the NongHyup Livestock Research Center (NLRC) and Hanwoo Performance Competition (HPC) were used to analyze the effect of four single nucleotide polymorphisms (SNPs) within FASN (g.11280A>G, g.16024A>G, g.16039T>C, and g.17924A>G) and one SNP within ACACA (g.2274G>A) genes. In addition, the effect of genotypic combinations between FASN (g.17924A>G) and ACACA (g.2274G>A) SNPs has been studied with carcass traits. Significant associations were identified between g.17924A>G of FASN and carcass weight and back fat, and between the ACACA gene SNP g.2274G>A and longissimus muscle area with HPC samples. It was also found that both effects of FASN g.17924A>G and ACACA g.2274G>A polymorphisms were consistent in NLRC samples. Combined analyses of both NLRC and HPC samples also revealed the significant associations between the FASN g.17924A>G and carcass weight and back fat and between the ACACA g.2274G>A and back fat, respectively. The effect of the genotypic combination of g.17924A>G within FASN and g.2274G>A within ACACA genes showed that the combination of both GG genotypes of FASN and ACACA SNPs causes higher carcass weight and marbling score. The results of this study indicate that the two SNP markers within the FASN and ACACA genes can be utilized to select superior Hanwoo cows and calves in commercial Hanwoo farms.

Genetic Variation and Population Specific Mitochondrial DNA Haplotype Found in the Jeju Native Pig Population (제주재래돼지 집단서 집단특이적 mtDNA Haplotype과 유전적 다양성)

  • Han, S.H.;Cho, I.C.;Lee, C.E.;Lee, S.S.;Kang, S.Y.;Choi, Y.L.;Oh, W.Y.;Sung, P.N.;Ko, S.B.;Oh, M.Y.;Ko, M.S.
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • v.46 no.6
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    • pp.917-924
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    • 2004
  • Using PCR-RFLP haplotyping for the mitochondrial DNA(mtDNA) fragment containing the NADH dehydrogenase 2 gene(ND2) and three tRNA genes(tRNA-Met, tRNA-Trp and tRNA-Ala), we characterized the genetic diversity of five pig breeds including Jeju native pigs. mtDNA polymorphisms showing distinct cleavage patterns were found in the pig breeds. Two digestion patterns were detected when HaeIII- and Hinfl-RFLP, and four in the Tsp5091-RFLP analyses. Combining the three restriction enzyme digestion patterns found in five different pig breeds, four mtDNA haplotypes were observed and the haplotype frequencies were significantly different by the pig breeds. A monomorphic haplotype, mtWB, was observed in both Korean wild boars and Large White pigs. Both Duroc and Landrace pigs contained two haplotypes suggesting their multiple maternal lineages. Jeju native pig has two haplotypes(mtJN and mtJD). Of these, mtJN is identified as a Jeju native pig specific haplotype. This study suggested that more than two progenitor populations have been taken part in the domestication process of the Jeju native pig population, and/or probably subsequent crossing with other pig breeds from near east Asia. Unlike with our prediction, there was no direct evidence under molecular levels on the maternal introgression of Korean wild boar in the domestication of Jeju native pigs. In conclusion, specificity of mtDNA haplotypes related to pig breeds win be useful for identifying the maternal lineage as wen as constructing the genealogical pedigree in pigs.

Optimization of a Medium for the Production of Cellulase by Bacillus subtilis NC1 Using Response Surface Methodology (반응 표면 분석법을 사용한 Bacillus subtilis NC1 유래 cellulase 생산 배지 최적화)

  • Yang, Hee-Jong;Park, Chang-Su;Yang, Ho-Yeon;Jeong, Su-Ji;Jeong, Seong-Yeop;Jeong, Do-Youn;Kang, Dae-Ook;Moon, Ja-Young;Choi, Nack-Shick
    • Journal of Life Science
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    • v.25 no.6
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    • pp.680-685
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    • 2015
  • Previously, cellulase and xylanase producing microorganism, Bacillus subtilis NC1, was isolated from soil. Based on the 16S rRNA gene sequence and API 50 CHL test the strain was identified as Bacillus subtilis, and named as B. subtilis NC1. We cloned and sequenced the genes for cellulase and xylanase. Plus, the deduced amino acid sequences from the genes of cellulase and xylanase were determined and were also identified as glycosyl hydrolases family (GH) 5 and 30, respectively. In this study to optimize the medium parameters for cellulase production by B. subtilis NC1 the RSM (response surface methodology) based on CCD (central composite design) model was performed. Three factors, tryptone, yeast extract, and NaCl, for N or C source were investigated. The cellulase activity was measured with a carboxylmethyl cellulose (CMC) plate and the 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) methods. The coefficient of determination (R2) for the model was 0.960, and the probability value (p=0.0001) of the regression model was highly significant. Based on the RSM, the optimum conditions for cellulase production by B. subtilis NC1 were predicted to be tryptone of 2.5%, yeast extract of 0.5%, and NaCl of 1.0%. Through the model verification, cellulase activity of Bacillus subtilis NC1 increased from 0.5 to 0.62 U/ml (24%) compared to the original medium.

Variation in bioactive principles and bioactive compounds of Rosa rugosa fruit during ripening (해당화 열매 성숙단계에 따른 생리활성 및 기능성 물질 변화 분석)

  • Kwak, Minjeong;Eom, Seung Hee;Gil, Jinsu;Kim, Ju-Sung;Hyun, Tae Kyung
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • v.46 no.3
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    • pp.236-245
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    • 2019
  • Fruit ripening is a genetically programmed process involving a number of biochemical and physiological processes assisted by variations in gene expression and enzyme activities. This process generally affects the phytochemical profile and the bioactive principles in fruits and vegetables. To appraise the variation in bioactive principles of fruits from Rosa rugosa during its ripening process, we analyzed the changes in antioxidant and anti-elastase activities and polyphenolic compounds during the four ripening stages of fruits. Overall, an extract of unripe fruits contained the highest levels of total phenolic and flavonoid contents, radical scavenging activity, reducing power, oxygen radical antioxidant capacity, and elastase inhibitory activity, compared with the extracts of fruits at other stages of ripening. Additionally, we found that the reduction of flavonoid content occurs because of decreased transcriptional levels of genes involved in flavonoid biosynthesis pathway during the ripening process. Based on HPLC analysis, we found that the extract of unripe fruits contained the highest amount of myricetin, caffeic acid, chlorogenic acid, syringic acid, and p-coumaric acid and suggested that the antioxidant and anti-elastase activities of the extract obtained from stage 1, should be mediated by the presence of these compounds. Additionally, we analyzed the interaction sites and patterns between these compounds and elastase using the structure-based molecular docking approach, and suggested that chlorogenic acid strongly interacted with elastase. Together, these findings suggest that the maturity of fruits has profound effects on the pharmaceutical value of R. rugosa.

Gene Expression of Detoxification Enzymes in Tenebrio molitor after Fungicide Captan Exposure (살진균제인 캡탄 처리 후 갈색거저리의 해독효소 유전자 발현)

  • Jang, Ho am;Baek, Hyoung-Seon;Kim, Bo Bae;Kojour, Maryam Ali Mohammadie;Patnaik, Bharat Bhusan;Jo, Yong Hun;Han, Yeon Soo
    • Korean journal of applied entomology
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    • v.61 no.1
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    • pp.155-163
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    • 2022
  • The application of fungicides is indispensable to global food security, and their use has increased in recent times. Fungicides, directly or indirectly, have impacted insects, leading to genetic and molecular-level changes. Various detoxification mechanisms allow insects to eliminate reactive oxygen species (ROS) toxicity induced by agrochemicals including fungicides. In the present study, we analyzed the mRNA expression levels of detoxifying enzymes in Tenebrio molitor larvae following exposure to non-lethal doses (0.2, 2, and 20 ㎍/µL) of a fungicide captan. Transcripts of peroxidases (POXs), catalases (CATs), superoxide dismutases (SODs), and glutathione-s-transferases (GSTs) were screened from the T. molitor transcriptome database. RT-qPCR analysis showed that TmPOX5 mRNA increased significantly 24 h post-captan exposure. A similar increase was noticed for TmSOD4 mRNA 3 h post-captan exposure. Moreover, the expression of TmCAT2 mRNA increased significantly 24 h post-treatment with 2 ㎍/µL captan. TmGST1 and TmGST3 mRNA expression also increased noticeably after captan exposure. Taken together, these results suggest that TmPOX5 and TmSOD4 mRNA can be used as biomarkers or xenobiotics sensors for captan exposure in T. molitor, while other detoxifying enzymes showed differential expression.

Comparison of Agrobacterium-mediated Transformation Efficiency in 43 Korean Wheat Cultivars (국내 밀 43개 품종에 대한 아그로박테리움 형질전환 효율성 검정)

  • Jae Yoon Kim;Geon Hee Lee;Ha Neul Lee;Do Yoon Hyun
    • Journal of Practical Agriculture & Fisheries Research
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    • v.25 no.4
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    • pp.138-147
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    • 2024
  • Agrobacterium-mediated transformation (AMT) is a method that allows for the stable integration of DNA fragments into the plant genome. Transgenic plants generated through AMT typically exhibit a lower copy number of the transgene compared to those induced by particle bombardment. Furthermore, AMT offers a straightforward and efficient approach for generating transgenic plants. While the transformation efficiency of wheat is comparatively lower than that of other monocot plants such as Rice (Oryza sativa L.) and Maize (Zea mays L.), the cultivars 'Bobwhites' and 'Fielder' are commonly employed for wheat transformation. To date, there have been no reported instances of successful development of transgenic plants using Korean wheat varieties through AMT. This study aims to assess the transformation efficiency of 43 Korean wheat cultivars using the GUS assay, with the goal of identifying suitable Korean wheat cultivars for AMT. The pCAMBIA1301 vector, carrying the β-glucuronidase (GUS) gene, was incorporated into Agrobacterium strain EH105. Following the inoculation of Agrobacterium into immature embryos, GUS assays were conducted 'Saeol', 'Jopum', and 'Jonong' showed 100% (the number of embryos showing GUS spots/the number of embryos used for AMT) among 43 cultivars. In addition, cultivars with more than 70% were 'Saekeumgang', 'Jojung', 'Tapdong', 'Anbaek', 'Dabun', 'Sugang', 'Keumgang', 'Jeokjung', 'Seodun', 'Joeun', 'Dajung', and 'Baekjung'. It seems that the 15 cultivars above showed the possibility of using AMT. On the other hand, 'Yeonbaek', 'Goso', 'Baekgang', and 'Johan' showed less than 20% and GUS spots were not observed in 'Gru', 'Gobun', 'Milseong', and 'Shinmichal-1'. This study explores transient GUS expression in Korean wheat cultivars seven days after AMT. The observed initial high efficiency of transient transformation suggests the potential for subsequent stable transformation efficiency. Korean wheat cultivars demonstrating elevated transient transformation efficiency could serve as promising candidates for the development of stable transgenic wheat.