• 제목/요약/키워드: 유전체 분석

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열화상 카메라 활용을 위한 토양비료, 차광생육, 유전특성 차이 관련 작물생리 원격탐지 (Applications of Thermal Imaging Camera to Detect the Physiological States Caused by Soil Fertilizer, Shading Growth, and Genetic Characteristic)

  • 문현동;조유나;조은이;김현기;김보경;정회정;권동원;조재일
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_1호
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    • pp.1101-1107
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    • 2022
  • 열화상 카메라를 이용해 식물의 엽온을 측정하는 원격탐사 기법은 농업의 작물 감시 또는 선별에 이용될 수 있는 가능성이 80년대부터 제시되어 왔지만, 그 유용성에 비해 다양한 적용 사례가 적어 제대로 활용되지 못하고 있었다. 하지만, 최근 열화상 카메라 하드웨어 기능의 비약적 발전과 보급에 따라 농업에서의 열화상 카메라 활용이 주목받고 있다. 앞으로의 활용성 증대를 위해 다양한 활용 사례 연구 필요성에 부응하여 본고에서는 석회질 비료를 처리한 벼와 차광조건에서 생육 된 콩의 생리적 변화를 탐지하였고, 내염성 계통 콩에 대해서는 염해 감수성 콩 품종과의 엽온 차이가 선별 가능한 수준임을 보였다. 열화상 카메라의 관측 정확도와 기공 개폐 기반의 분석 기술이 더욱 발전한다면, 스마트팜과 표현체 분석 분야에 활용이 많아질 것으로 기대된다.

넙치(Paralichthys olivaceus)의 성장형질 연관 유전자 변이 탐색을 위한 전장유전체연관분석(GWAS) 알고리즘 비교 분석 연구 (Comparison of Genome-wide Association Study (GWAS) Algorithms for Detecting Genetic Variants Associated with Growth Traits in Olive Flounder Paralichthys olivaceus)

  • 윤상원;이희건;박종원;정민환;이다인;정효선;김주란;양혜림;이승환;이정호
    • 한국수산과학회지
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    • 제56권4호
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    • pp.411-418
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    • 2023
  • Genome wide association studies (GWAS) identify genetic loci associated with quantitative traits in genomic selection. Although several studies have compared performance of various algorithms, no study compares them in olive flounder Paralichthys olivaceus. This study compared the GWAS results of four mixed linear model (MLM) algorithms and one Fixed and random model Circulating Probability Unification (FarmCPU) algorithm in olive flounder. Considering gender and genetic association matrices as fixed and random effects, the MLM had stable performance without inflation for λGC (genomic inflation factor) of -log10P. The FarmCPU algorithm had some appropriate λGC of -log10P, and an upward tail was identified in quantile-quantile plots. Therefore, the models were suitable for detecting genetic variants associated with olive flounder growth traits. Moreover, significant genotypes appeared several times at chromosome 22, around which quantitative trait loci are expected to exist. Finally, in both models, some of the most genetic variants were found in genes related to growth traits, confirming their reliability. These results will be helpful when applied to the genomic selection of olive flounder growth traits in the future.

한국(韓國) 재래종(在來種) 옥수수의 계통분류(系統分類) 및 유전적(遺傳的) 특성(特性)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on Classification and Genetic Nature of Korean Local Corn Lines)

  • 이인섭;최봉호
    • 농업과학연구
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    • 제9권1호
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    • pp.396-450
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    • 1982
  • 육종(育種) 자료(資料)를 얻기위해 수집(蒐集)한 한국(韓國) 재래종(在來種) 옥수수 57계통(系統)에 대(對)하여 주성분(主成分) 분석(分析)을 이용(利用)하여 재래종(在來種) 옥수수를 해석(解析)하고 계통분류(系統分類)를 하고 분류(分類)된 계통군별(系統群別)로 주요(主要) 특성(特性)에 대(對)한 유전적(遺傳的) 특성(特性)을 구명(究明)하고자 본(本) 연구(硏究)를 수행(修行)하였던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 특성(特性)들의 평균치(平均値)는 모든 특성(特性)에서 계통간(系統間) 차이(差異)가 있었으며 비중(比重)을 제외(除外)한 모든 특성(特性)에서 교배유형별(交配類型別)로 차이(差異)가 있었는데 출수기(出穗期)까지의 일수(日數)를 제외(除外)한 모든 특성(特性)에서 자식(自殖)된 계통(系統)의 것은 세력(勢力)이 감소(減少)되었고 톱교배(交配)된 계통(系統)의 것은 세력(勢力)이 증대(增大) 되었다. 2. 특성간(特性間)의 상관계수(相關係數)는 0.99~-0.59 사이에 분포(分布)하였는데 특성간(特性間)의 상관(相關)은 대체(大體)로 낮은 것이 많았다. 그러나 수량구성요소(收量構成要素)와 관련(關聯)된 주요특성(主要特性)에서는 상관(相關)이 높았고 교배유형(交配類型)에 따른 특성간(特性間)의 상관계수(相關係數)의 크기는 별(別) 차이(差異)가 없었다. 3. 27개(個) 특성(特性) 가운데서 12개(個)의 주요특성(主要特性)을 이용(利用)한 주성분(主成分) 분석(分析)에서 제(第)4 주성분(主成分)까지를 가지고 전(全) 변동(變動)의 86.4%를 형매교배(兄妹交配)에서, 84.3%를 자식교배(自殖交配)에서 81.1%를 톱교배(交配)에서 각각(各各) 설명(說明)할 수 있었다. 4. 주성분(主成分)에 대(對)한 특성(特性)의 기여율(寄與率)은 특성(特性)에 따라 달랐고 상위(上位) 주성분(主成分)에서 컸으며 하위(下位) 주성분(主成分)에서 작았다. 5. 주성분(主成分)과 특성간(特性間)의 상관계수(相關係數)는 주성분(主成分)의 생물학적(生物學的) 의의(意義)와 주성분(主成分)에 대응(對應)한 식물체(植物體)의 형(型)을 명확(明確)히 하였는데 제(第)1 주성분(主成分)은 식물체(植物體)의 크기에 관련(關聯)된 주성분(主成分)이었고, 제(第)2 주성분(主成分)은 식물체(植物體)의 분화(分化) 및 생장기간(生長期間)에 관련(關聯)된 주성분(主成分)이었고, 제(第)3 주성분(主成分)과 제(第)4 주성분(主成分)은 형매교배(兄妹交配)된 계통(系統) 및 자식계통(自殖系統)에서는 뚜렷한 특징(特徵)이 없었으나 톱교배(交配)된 계통(系統)에서는 엽(葉)의 크기에 관련(關聯)된 주성분(主成分)이었다. 6. 계통간(系統間) 거리(距離)에 의(依)해 57계통(系統)은 4개(個)의 계통군(系統群)으로 분류(分類)되었으나 전계통(全系統)의 91.1%인 52계통(系統)이 계통군(系統群) I로 분류(分類)되어 수집(蒐集)된 재래종(在來種) 옥수수의 대부분(大部分)이 동일계통(同一系統)인 것으로 나타났고, 계통군(系統群) II에는 3계통(系統)이, 계통군(系統群) III과 계통군(系統群) IV에는 각각(各各) 1계통(系統)이 속(屬)하였다. 계통군(系統群) I은 조생(早生), 단간(短稈), 중형자수(中型雌穗), 중립(中粒) 및 중수(中收) 계통(系統)들이었고, 계통군(系統群) II는 만생(晩生), 중간(中稈), 소형자수(小型雌穗), 소립(小粒), 다자수(多雌穗) 및 다수(多收) 계통(系統)들이었다. 계통군(系統群) III은 중생(中生), 장간(長稈), 소형자수(小型雌穗) 및 소립(小粒), 소수(少收) 계통(系統)들이었고, 계통군(系統群) IV는 중생(中生), 장간(長稈), 대형자수(大型雌穗), 소자수(少雌穗) 및 중수계통(中收系統)이었다. 7. 특성(特性)들의 자식열세도(自殖劣勢度)는 계통(系統)에 따라 차이(差異)가 있었으며 수량(收量), 이삭중(重), 초장(草長) 등(等)에서 비교적(比較的) 크게 나타났고, 분류(分類)된 군별(群別) 자식열세도(自殖劣勢度)는 100 입중(粒重), 엽수(葉數), 엽장(葉長) 및 출수기(出穗期)까지의 일수(日數) 등(等)의 특성(特性)이 계통군(系統群) I에서 컸고, 기타의 특성(特性)은 계통군(系統群) II에서 컸다. 8. 특성(特性)들의 잡종강세도(雜種强勢度)는 계통간(系統間) 차이(差異)가 있었으며 이삭중(重), 이삭당(當) 입중(粒重), 100입중(粒重) 및 엽장(葉長) 등(等)에서 높았으며 분류(分類)된 군별(群別)로 보면 이삭길이, 이삭직경(直徑), 이삭중(重), 이삭당(當) 입중(粒重), 100 입중(粒重) 및 엽장(葉長) 등(等)의 특성(特性)은 계통군(系統群) II에서 높았고 기타의 특성(特性)은 계통군(系統群) I에서 높았다. 9. 특성(特性)들의 동질접합체(同質接合體) 정도(程度)는 이삭중(重)(79.1%)에서 가장 높았으며 이삭 수(數)(-2.1%)에서 가장 낮았는데 특성별(特性別)로 큰 차이(差異)가 있었다. 분류(分類)된 군별(群別)에 있어서도 동질접합체(同質接合體) 정도(程度)는 특성(特性)에 따라 차이(差異)가 있었는데 계통군(系統群) II에서 높은 것이 많았고 계통군(系統群) I에서 낮은 것이 많았다. 10. 형매교배(兄妹交配)된 계통(系統)의 특성(特性)과 톱 교배(交配)된 계통(系統)의 특성(特性)과의 상관관계(相關關係)는 모든 특성(特性)에서 정(正)의 상관(相關)을 나타내었으며 이삭수(數), 초장(草長), 엽장(葉長), 수량(收量) 및 단백질(蛋白質) 함량(含量) 등(等)에서 높은 상관(相關)을 나타내었으며 이삭 직경(直徑), 100입중(粒重) 및 엽수(葉數) 등(等)에서는 유의성(有意性)이 인정(認定)되지 않았다.

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변이 도파민 2 수용체와 나트륨 옥소 공동 수송체 이입유전자의 이중 리포터시스템 개발 (Development of Dual Reporter System of Mutant Dopamine 2 Receptor ($D_2R$) and Sodium Iodide Symporter (NIS) Transgenes)

  • 황도원;이동수;강주현;장영수;김윤희;정재민;정준기;이명철
    • 대한핵의학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.294-299
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    • 2004
  • 목적 : 현재 생체 내로 이식된 세포를 추적하는데 여러 가지 리포터 유전자들이 이용되고 있다. 이 연구에서는 사람 나트륨 옥소 공동 수송체 (hNIS)와 도파민 2 수용체($D_2R$)를 이중 리포터 유전자로 사용하여 각각을 비교하였다. 대상 및 방법: hNIS와 $D_2R$의 발현이 동시에 이루어지도록 하기 위해서 IRES (Internal ribosome entry site)로 연결된 재조합 플라스미드(pIRES-hNIS/D_2R)를 제조하였다. $pIRES-hNIS/D_2R$를 사람의 간암세포주인 SK-Hep1에 lipofactamine을 이용하여 형질을 도입시킨 후, 항생제(G418)를 농도별로 처리하여 2주간 선별하였다(HEP-ND). hNIS와 $D_2R$발현 유무와 발현 정도를 알아보기 위하여 각 유전자에 특이적인 프라이머를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. 각 형질 도입세포군에서, hNIS의 활성은 $^{125}I$ 섭취율을 이용하여 측정하고 $D_2R$의 활성은 $[^3H]spiperone$을 리간드로 이용하여 수용체 결합 정도를 측정하였다. 결과: 선별된 HEP-ND세포에서 hNIS와 $D_2R$의 발현을 RT-PCR로 확인하였을 때 IRES로 연결된 hNIS와 $D_2R$의 발현 정도는 서로 비슷하였다. HEP-ND세포의 $^{125}I$ 섭취율은 대조군인 SK-Hep1세포에 배해 30-40배 증가되었고, $KClO_4$에 의해 $^{125}I$ 섭취가 저해되었다. $D_2R$의 발현 정도를 측정할 수 있는 수용체 결합 분석법을 통해G418 농도별로 나눈 두 종류의 세포주에서, $[^3H]spiperone$을 이용한 해리상수 ($K_d$)와 최대결합 부위농도 ($B_{max}$)는 각각 2.92 nM, 745.25 fmol/mg protein과 8.91nM, 1323 fmole/mg protein이었다. hNIS와 $D_2R$발현의 상관관계에서는 높은 상관관계를 나타내었다. 결론: 이 연구에서 hNIS와 $D_2R$가 이입된 세포주에서 이중 유전자, 감마 영상 리포터 시스템을 개발하였으며, $D_2R$와 HNIS 유전자를 이중 핵 영상 시스템으로서 서로 상호보완적으로 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

복합 열성경련 환자의 소변 유기산 분석에서 나타난 유전대사질환 (Inherited metabolic diseases in the urine organic acid analysis of complex febrile seizure patients)

  • 정희정;김혜림;이성수;배은주;박원일;이홍진;최휘철
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제52권2호
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    • pp.199-204
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    • 2009
  • 목 적 : 발열을 동반한 발작은 소아기에 흔한 문제이며, 단순 열성경련은 간질로 진행되는 경우는 거의 없고 예후가 매우 좋다. 그러나 복합 열성경련과 신경학적인 이상이 동반된 경우, 간질의 가족력이 있는 경우 및 1시간이내의 짧은 발열에 동반된 경우 등은 간질로 진행될 위험이 높고 선천성 대사 질환과 같은 기저 질환이 있을 가능성이 높다. 따라서 본 연구는 복합 열성경련의 환아의 유기산 분석을 통하여 어떠한 대사 질환들이 있는지 알아보고자 시행되었다. 방 법 : 1997년 7월부터 2005년 6월까지의 8년 동안 발작을 주소로 유기산 분석이 의뢰되었던 환아 중에서 복합 열성경련으로 진단되었으며 정맥혈 가스 분석, 암모니아, 간 기능 검사, 소변 검사 등의 통상적인 검사를 시행한 정보가 있었던 278명을 후향적으로 분석하였다. 결 과 : 정보가 있었던 278명의 환자 중에서 기본 검사가 모두 정상인 경우는 132명이었고, 한 가지라도 비정상소견을 보였던 환자는 146명이었다. 가장 흔한 비정상소견은 산혈증으로 58명이었고, 고 암모니아혈증(55명), 저혈당(21명), 케톤산혈증(12명) 등의 순이었다. 통상적인 검사가 정상인 군에서 유기산분석이 비정상소견을 보인 경우는 26명으로 19.7%였으며, 호흡연쇄효소의 이상이 대부분을 차지하였다(23명). 통상적인 검사가 비정상소견을 보였던 146명 중 유기산 분석에서 비정상소견을 보인 경우는 104명으로 71.2%였으며, 통계적으로 의미 있게 높았다(P<0.05). 원인질환으로는 사립체호흡연쇄효소의 이상이 29명, 케톤분해장애가 27명, 피루브산탈수소효소 결핍증과 제2형 글루타르산혈증이 각각 9명의 순이었으며, 제3형 3-메칠글루타콘산혈증 6명, 비오틴분해효소 결핍증 5명, 프로피온산혈증 4명 등이 뒤를 잇고 있으며, 그 외 다양한 질환들이 1-2명씩 진단되었다. 결 론 : 복합 열성경련의 경우에는 정맥혈 가스 분석, 암모니아, 간 기능 검사, 소변 검사 등의 통상적인 검사를 반드시 시행하여야 하며, 비정상소견을 보이는 경우에는 반드시 소변 유기산 분석을 시행하여야 할 것으로 판단된다. 검사소견이 정상일지라도 상당수의 환자에서 호흡연쇄효소의 이상 환자들이 진단되고 있으므로 단순 열성경련이 아니라고 판단된 경우에는 유기산 분석을 시행하여야 된다고 판단된다.

원발성 소세포폐암에서 염색체 5번의 장완에 위치한 종양억제유전자좌의 확인 (Identification of Tumor Suppressor Loci on the Long Arm of Chromosome 5 in Primary Small Cell Lung Cancers)

  • 조은송;김호근;조철호;장준;정경영;김영삼;박재민;김성규;김세규
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제49권1호
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    • pp.49-59
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    • 2000
  • 연구배경 : 암 발생 및 진행 과정 중 암유전자의 활성화, 종양억제유전자의 불활성화 등이 중요한 역할을 한다고 알려져 있으며, 종양억제유전자의 불활성화는 많은 경우에서 하나의 대립형질의 돌연변이와 다른 대립 형질의 결손에 의한다고 한다. 따라서 암 발생 및 진행에 관여하는 특이 종양 억제유전자를 찾고자 종양 억제유전자 불활성의 특성인 LOH를 분석하는 다양한 연구를 시행하여 왔다. 아직까지 소세포폐암과 관련된 특이 유전자가 확인되지 않았기 때문에 원발성 소세포폐암의 발생과 진행에 병인적 중요성을 갖는 종양억제 유전자를 찾고자 시행하였다. 대상 및 방법 : 연세대학교 의과대학 세브란스병원에서 원발성 소세포폐암으로 진단된 15명의 남자 환자를 대상으로 하였다. 암 조직과 이에 대응하는 정상 조직의 파라핀포매 블록으로부터 DNA를 추출하였으며, 염색체 5번 장완에 위치하는 19개의 현미부수체 표지자들을 이용하여 PCR-LOH 분석을 시행하였다. 결과 : 1) 15예 중에서 LOH가 1개라도 관찰된 경우는 10예로 66.7%이었다 (Fig. 1). 2) LOH가 있는 10예 중 검사를 시행한 모든 표지자들의 결혼이 있는 경우는 2예(SCLC1, SCLC3)로써 13%이었다 (Fig. 1). 3) 경사를 시행한 19개의 표지자들중 5개에서 50% 이상의 LOH 빈도를 확인할 수 있었는데 5q14-15에 위치하는 D5S409와 5q23-31에 위치하는 D5S404와 사이인 18.3 cM 간격에서 57.1%, 5q31.l에 위치한 IRF-1에서 63.6%, 5q31.3-33.3에 위치하는 D5S209에서 54.5%, 5q34-35에 위치하는 D5S400에서 54.5%, 그리고 5q34-qter에 위치하는 D5S429와 5q35.2-35.3에 위치하는 D5S498사이인 5.5cM 간격에서 75%의 빈도로 관찰되었다(Table 1, Fig. 1, Fig. 2). 4) Shifted bands는 15예 중 3예에서 관찰되었는데 SCLC8에서 26.3%, SCLC 6 에서 5.3%, SCLC14 에서 5.3%의 altered loci가 관찰되었다 (Fig. 1, Fig. 2). 5) Shifted bands는 검사한 총 285 loci 중 2.5%인 7 loci에서 관찰되었다 (Fig. 1). 결론 : 염색체 5번의 장완에는 원발성 소세포폐암 일부에서 발생 및 진행에 관여하는 최소 5개의 종양억제유전자좌가 존재할 것으로 생각되며, 향후 특이 유전자를 찾기 위한 추가적인 노력이 있어야 할 것으로 생각된다.

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파브리병의 바이오마커 발굴을 위한 파브리 마우스와 세포모델에서의 microRNA 발현 분석 (MicroRNA Expression Profiling in Cell and Mouse Models of Fabry Disease to Identify Biomarkers for Fabry Disease Nephropathy)

  • 정남희;박세영;전여진;최윤영;정성철
    • 대한유전성대사질환학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.127-137
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    • 2015
  • 본 연구에서는 파브리병의 마우스 모델과 세포모델을 대상으로 miRNA expression microarray를 적용시켜 질환 모델과 정상 대조군 간의 전체 miRNA의 발현 차이를 조사하였고, 발현량에서 차이를 보인 특정 miRNA를 선별한 후, 해당 miRNA의 표적 유전자의 발현량 변화를 살펴보아 파브리병의 신장병변에 대한 바이오마커 발굴과 발병기전을 알아보고자 하였다. MicroRNA array 결과, 파브리 마우스 신장 조직의 경우, 1,247개의 분석 대상 miRNA 중 5개가 발현이 증가되어 있으며 3개가 발현이 감소되어 있음을 확인하였다. 그 중에서 miR-149-5p의 발현이 파브리 마우스의 신장에서 2배 이상 감소되어 있으며, 특히 35주령 이하의 파브리 마우스에서 이러한 감소현상이 나타남을 확인하였고, 또한 lyso-Gb3를 처리하여 배양한 SV40 MES 13 세포에서도 miR-149-5p의 발현이 감소됨을 알 수 있었다. miR-149-5p의 발현감소는 EMT와 관련된 유전자의 발현을 증가시킴을 확인하였다. 본 연구를 통해 miR-149-5p의 생체지표로서의 가능성과 함께 miR-149-5p의 발현감소가 EMT를 통한 파브리병에서의 사구체 섬유화에 관여할 것이라는 가능성을 제시하고 있다.

한국인 좌심실 비대증 환자들에서 파브리병 선별검사의 의의

  • 박형두;조성윤;이수연;전은석;박승우;이상훈;이상철;최진오;박성지;장성아;김형관;기창석;김종원;진동규
    • 대한유전성대사질환학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.135-141
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    • 2014
  • 목적: 파브리병(Fabry disease)은 alpha-galactosidase A의 결핍으로 인하여 리소좀에 globotriaosylceramide(Gb3)가 축적되어 여러 장기에 이상을 일으키는 질병이다. 본 연구에서는 파브리병의 만성 합병증 중 심장 질환을 주로 보이는 환자들, 그 중에서도 좌심실 비대증을 보이는 한국인 환자들을 대상으로 파브리병의 빈도를 알아보고자 하였다. 방법: 좌심실비대증을 진단받은 환자 257명을 연구대상으로 선정하였고, 남성이 172명(평균 56세, 범위 30-81세), 여성이 84명(평균 66세, 범위 45-85세)이었다. 파브리병 선별을 위하여 고성능액체크로마토그래피-탠덤질량분석기를 이용하여 소변 Gb3 농도를 측정하였다. 확진은 형광분석법에 의한 말초혈액의 alpha-galactosidase A 활성도와 염기서열분석법에 의한 GLA 유전자 돌연변이 유무를 검사하여 이루어졌다. 결과: 소변 Gb3 검사에서 cutoff (25 ug/mmoL creatinine)를 초과하는 환자는 4명이었지만, 최종적으로 추가 검사를 통해 진단된 파브리병 환자는 여성 환자 한 명이었다(1/257명, 0.4%). 확진된 환자는 54.3 ug/mmoL creatinine의 Gb3 농도와 15.5 nmole/hr/mg protein (참고범위, $55.2{\pm}12.7nmole/hr/mg$ protein)의 alpha-galactosidase A 활성도를 보였다. GLA 유전자에서는 c.796G>A (p.D266N) 돌연변이가 이형접합체로 관찰되었다. 추가로 시행한 가족검사에서 환자의 딸은 아직 파브리병의 증상을 보이지 않았지만, 엄마와 같은 GLA 돌연변이(c.796G>A)를 가지고 있었으며, alpha-galactosidaseA 활성도는 42.5 nmole/hr/mg protein, 소변 Gb3 농도는 25.5 ug/mmoL creatinine을 나타냈다. 결론: 한국인 좌심실 비대증을 가진 환자들에서 파브리병의 유병율은 0.4%였다. 유병율이 낮아 보임에도 불구하고, 파브리병 진단 전 환자와 가족 구성원을 발견할 수 있는 장점 덕분에 선별검사의 의의가 있는 것으로 사료된다.

작물육종 효율 극대화를 위한 피노믹스(phenomics) 연구동향: 화상기술을 이용한 식물 표현형 분석을 중심으로 (Current Statues of Phenomics and its Application for Crop Improvement: Imaging Systems for High-throughput Screening)

  • 이성곤;권택윤;서은정;배신철
    • 한국육종학회지
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    • 제43권4호
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    • pp.233-240
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    • 2011
  • 식물 피노믹스 분야에서 초고속 대량선발이 가능하도록 만든 화상기술(imaging technology)을 온실자동화 기술, 이미지 촬영 및 분석기술 등으로 분류하여 개념을 정리하고, 화상기술을 개발 및 응용하고 있는 주요 연구기관의 현황을 소개하였다. 연구동향 파악을 위해 작물의 내재해성 검정, 병해충진단, 종자활력 검정, 수확후 관리, 생체리듬 연구 등 다양한 분야에서 응용되고 있는 사례들을 살펴보았다. 향후 열 화상, 형광 화상 기술을 UV-induced blue green fluorescence, hyperspectral imaging 등과 상호 보완해서 multi-sensor 개념으로 발전시켜 나간다면, 식물의 생산량 증대를 위한 스트레스 내성자원 선발의 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 파장대의 영상정보로부터 각 스트레스의 특징을 catalogue화하는 것이 가능하여 다양한 스트레스를 정확히 진단하고 정량화할 수 있을 것으로 보이며, 나아가 각종 스트레스에 대한 조기 경보시스템으로도 활용할 수 있을 것이다. 호주 Plant Phenomics Centre에서는 온실과 포장을 포함한 Phenomics 기술의 종합적 개념도를 그림 4와 같이 제시하고 각 부문별 필요기술을 개발 중에 있는데, 종합기술로 완성된다면 현재의 작물 품종개량 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 호주는 그 동안 분자생물학, 식물생리학 분야에서는 기술력을 확보해 왔지만 BT, IT 등 융복합농업기술분야에서는 다른 나라에 비해 역량을 결집하지 못하고 뒤쳐져 있었다고 볼 수 있는데, 연구개발의 궁극적인 목표인 실용화 단계에서의 기술우위를 선점함으로써 그간의 약세를 만회하고자 Phenomics 연구시설을 설치하였다고 한다. 이점은 BT 후발주자이면서 국제적 경쟁력을 확보하려는 우리에게 시사하는 바가 크다. Phenomics 연구는 생명공학기술을 통해 창출된 GM 식물체, 전통육종을 통해 육성된 육종재료 등 모든 유용 유전자원을 평가, 검정할 수 있는 신품종 육성의 기본 기술로 부상하고 있다. 지난 수년간 정체되어 있는 국내 종자시장을 고부가 수출산업으로 육성하기 위해서는 유용 유전자원, 농업생명공학산물의 실용화를 가속화하여야 하며, 이를 위해 피노믹스 기술 확보 및 시설 인프라 구축을 전략적으로 신중히 검토해봐야 할 시점이다.

Bacillus licheniformis K12 균주 분자 선발 마커 개발 (Development of a Molecular Selection Marker for Bacillus licheniformis K12)

  • 김영진;김삼웅;이태욱;지원재;방우영;문기환;김태완;방규호;갈상완
    • 생명과학회지
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    • 제33권10호
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    • pp.808-819
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    • 2023
  • 본 연구에서는 미생물균총에서 B. licheniformis K12 균주의 양상을 확인하기 위한 선발마커 개발을 시도하였다. Bacillus licheniformis는 바위게 내장에서 유산생산균주로써 분리되었다. 본 균주는 중온에서 성장이 양호할 뿐만 아니라 유전체 분석결과 protease, amylase, cellulase, lipase, protease, xylanase 등 다양한 고분자 물질들을 분해할 수 있는 효소류들을 보유하고 있는 것으로 나타났다. 선발마커 발굴을 위해 recombinase, integrase, transposase, phage-related genes, bacteriocin 등 유전자 변이 유발이 쉬운 게놈상의 영역에 대해 탐색을 실시하였다. 그 결과, 선발마커로써 가능성이 높은 5개 부위를 확보하였다. 후보마커는 recombinase 부위 3개(BLK1, 2, 3) integrase 부위 1개(BLK4), phase 관련 1개(BLK5)로 나타났다. 후보 선발마커로써 Bacillus species가 다른 B. licheniformis, B. velezensis, B. subtilis, B. cereus 등에 대해 PCR 분석을 실시하였다. 그 결과 BLK1 recombinase, BLK2 recombinase family protein, BLK4 site-specific integrase 등에서 B. licheniformis에서 특이적인 위치에 PCR 산물이 나타나는 것을 확인하였다. 또한, B. licheniformis 표준균주로써 subspecies에 대한 PCR을 수행한 결과 BLK1 및 3이 선발마커로써 양호한 것으로 나타났다. 따라서 BLK1이 미생물균총에서 종(species) 및 아종(subspecies) 선발마커로써 활용 가능할 것으로 판단된다.