• 한국해양생명과학회지
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• 제6권2호
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• pp.47-57
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• 2021

수산업은 수산물의 남획, 국가 간의 제한, 기후변화로 인하여 수산물 개체 수 감소 등으로 전 세계 수산물 생산량이 정체되면서, 양식업은 항상 세계 식량 소비를 위해 오랫동안 지속되어온 패러다임을 뒤집고 인류가 바다, 호수, 강의 풍부함을 새로운 방식으로 확장할 수 있도록 하는 '푸른 혁명'의 가능성을 제시하고 있다. 양식산업은 이제 인간 소비를 위한 해산물의 원료로서 해양에서 얻는 어업생산량의 절반이상을 넘어섰다. 지속 가능한 양식산업의 발전을 위하여 다양한 최신 생물학적 연구 방법들이 적용되고 있다. 유전체학은 2011년 대서양 대구의 염기서열이 규명된 이래 최근 상당한 진전을 이루었으며 더 많은 종의 유전체가 해독되어 우수 형질의 육종 및 번식 기술, 질병 저항성 품질 개량, 양식 사료 및 사료방식의 최적화 등 양식산업을 위한 보다 견고하고 생산적인 지식 기반을 제공한다. 본 리뷰는 수산양식종의 유전체 연구를 위한 유전체 분석 기술과 수산양식종의 유전체 연구의 현황에 대해서 살펴보았다. 이와 같이 유전체 분석 기술과 유전체학의 발전은 수산양식산업의 과제를 해결하는 데 중요하며 지속 가능한 어업과 양식에 도움을 줄 것이다.

• Pediatric Infection and Vaccine
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• 제29권1호
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• pp.54-60
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• 2022

살모넬라 수막염은 소아청소년에서 흔하지 않은 병이나 심각한 신경학적 합병증을 일으킬 수 있다. 영아, 특히 3개월 미만의 연령과 악성 종양, 말라리아 감염, 인체면역결핍바이러스 감염과 같은 면역 저하 상태는 살모넬라 수막염의 위험인자로 알려져 있다. 본 증례에서는 고열과 구토, 의식 변화를 주소로 내원한 이전 특이병력 없던 건강한 8세 여아의 살모넬라 수막염 증례를 소개한다. 환자의 뇌척수액에서 D군 살모넬라가 배양되었으며, 뇌 자기공명영상 소견은 정상이었다. 면역 글로불린 수치와 림프구 수는 정상 범위였고, 차세대 염기서열 분석에서 원발성 면역결핍 질환을 일으키는 유전자 변이는 검출되지 않았다. 3세대 세팔로스포린 투약으로 환자의 증상은 빠르게 호전되었으며 합병증이나 후유증은 발생하지 않았다. 비장티푸스 살모넬라균은 면역이 정상인 소아에서 수막염을 일으킬 수 있으며 조기에 항생제를 투여하면 성공적으로 치료할 수 있다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제8권10호
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• pp.231-238
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• 2019

차세대 염기 서열 분석법이 생성한 유전체 원시 데이터를 기존의 방식대로 하나의 서버에서 분석하기 위해서는 데이터 크기에 따라 수십 시간이 필요할 수 있다. 그러나 응급 환자의 진단처럼 수 시간 내에 결과를 알아야 하는 상황이 존재하기 때문에 단일 유전체 분석의 성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 빅데이터 기술의 병렬화 기법과 고속의 네트워크로 연결되고 병렬파일시스템을 공유하는 고성능컴퓨팅 클러스터를 적극적으로 활용하여 분석 시간을 크게 단축시킬 수 있는 유전체 데이터 분석의 전처리 프로세스의 병렬화 방법을 제안한다. 분석 데이터의 신뢰성을 위해 기존의 검증된 분석 도구 및 알고리즘을 새로운 환경에 맞게 병렬화 하는 전략을 선택하였다. 프로세스의 병렬화, 데이터의 분배 및 병렬 병합 기법을 개발하였고 실험을 통해 성능 향상을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제31권12호
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• pp.1079-1087
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• 2021

본 연구는 국내 가축의 장내 미생물 군집 분포와 시료간 미생물학적 차이에 대하여 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 이용하여 분석하였다. 전국의 축사에서 닭, 돼지, 소의 분변시료를 무작위로 채집하여 α-diversity를 분석한 결과, 종 추정치와 종 풍부도가 세 종류의 가축 모두에서 통계학적 유의성을 가지면서 소, 돼지, 닭 순으로 높게 분석되었다. 그러나 조류에 속하는 닭과 포유류에 속하는 돼지, 소에 대한 각 사이의 종 다양성은 통계학적 유의성이 있는 것으로 분석되었으나, 돼지와 소의 사이의 종 다양성은 통계학적 유의성이 없는 것으로 분석되었다. 각 가축 내 장내 미생물 군집의 분포를 분석한 결과, 문 수준에서 세 종류의 가축 모두 Firmicutes가 우점한 것으로 나타났으며, 속 수준에서는 닭의 분변시료는 Weissella, 돼지의 분변시료는 Prevotella, 소의 분변시료는 Acinetobacter가 우점 속으로 나타났다. 각 가축 분변시료의 미생물 군집 분포에 차이가 있는지 분석하기 위해 PERMANOVA 분석을 수행한 결과, 닭, 돼지, 소의 분변시료 내 미생물 군집의 중심과 산포는 통계학적으로 유의성을 가진 것으로 나타났다. 또한 각 가축 분변시료의 미생물 군집을 대표하는 biomarker를 분석하기 위해 LEfSe 분석을 수행한 결과, Weissella와 Lactobacillus는 닭의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로, Preveotella는 돼지의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로, Acinetobacter는 소의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로 분석되었다. 본 연구를 기반으로 축사 여건에 적합한 체증 관련 미생물의 탐색, 생애주기별 장내 미생물 군집과 유전체 분석 및 각 가축에 특화된 생균제 개발 등 추가적인 연구 진행에 필요한 미생물학적 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 춘계학술발표회
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• pp.64-64
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• 2018

생물전환(Bioconversion)은 천연소재의 기능성을 증대시키기 위한 방안으로 많은 연구가 진행되고 있으며 다양한 산업에서도 활용되고 있어 유용미생물을 기반 차세대 기술로 각광받고 있다. 이러한 기술의 도입은 식품은 물론 의약품 및 화장품 산업에서도 활발히 사용되고 있으며, 특히 최근 기능성 제품에 대한 소비가 급증함에 따라 그 중요성이 높아지고 있다. 산초(Zanthoxylum schinfolium)는 limonene, citronellal, phellandrene 등의 다양한 유효물질을 함유하고 있으며 유효성분들로부터 유래되는 항산화 활성과 항암활성, 항균활성 등의 효능을 지니는 것으로 보고된바 있다. 본 연구의 생물전환 공정에 사용된 유산균들은 전통 발효식품으로 알려진 다양한 젓갈류로부터 분리하였으며, 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 유전학적 특성을 확인하였다. 또한 확보된 유산균들을 사용하여 산초(전북 진안군) 분말의 발효공정을 수행하였으며, 산초의 최적 추출조건을 선정하고 추출물을 제조하여 생물전환 공정 전 후 활성의 변화추이를 관찰하였다. 추출물의 활성평가는 항산화 효능 및 유효성분 함량을 평가하기 위하여 DPPH radical scavenging activity와 total polyphenol 함량을 평가하고 세포주를 활용해 MTT assay, Nitric oxide(NO) 생성억제 효능을 확인하여 세포독성 및 항염증 활성을 확인하였다. 실험결과, 생물전환 공정에 사용할 유용 미생물을 확보하기 위한 실험을 통해 다양한 젓갈류에서 다양한 미생물을 확보할 수 있었으며 약 16종의 유산균을 분리하였다. 분리된 미생물을 사용하여 산초 분말의 생물전환 공정을 실시한 결과, 5종의 유용미생물 처리에서 무처리 대비 DPPH radical 소거능 및 polyphenol 함량이 유의적으로 증가됨을 확인할 수 있었다. 그 중 가장 높은 활성을 나타내는 균주를 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 확인한 결과 Weissella confusa D1로 확인되었다. 선별 균주를 활용한 생물전환 공정 후 항산화 활성은 대조군 대비 약 120%의 활성을 나타냈으며, polyphenol의 함량은 약 126%로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 더 나아가 생물전환 공정 후 산초추출물의 세포독성은 처리전과 비교하여 월등히 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며, 항염효능 또한 증가하는 경향을 나타내는 것이 확인되었다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.175-182
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• 2016

본 연구에서는 상수리림 부식층으로부터 방향족 화합물(리그닌 polymers) 분해세균을 분리하여 계통학적 특성을 밝히고, pyrosequencing 계통분석을 통해 부식층 내 주요 세균군집과의 상관관계를 검토하고자 하였다. 방향족 화합물(p-anisic acid, benzoic acid, ferulic acid 및 p-coumaric acid)을 이용하는 세균 42균주를 분리하여 16S rRNA 계통해석한 결과, Rhizobium, Sphingomonas, Burkhorlderia, Pseudomonas 계통군으로 확인되었다. 이들 방향족화합물 분해세균 중 Burkhorlderia 계통군은 전체 분리균주의 83%로 높은 비율을 차지하였다. 차세대 염기서열 분석법(pyrosequencing)을 이용하여 부식층시료로부터 7,862개의 16S rRNA 유전자 염기서열을 얻었으며, 유의성 97% 수준에서 1,821 OTUs와 다양성 지수 6.76가 확인되었다. 상수리림 부식층 내 세균군집은 총 22개 문(phylum)으로 구성되었으며, 주요 세균군집으로 확인된 ${\beta}$-proteobacteria 계통군은 Burkholderia, Polaromonas, Ralstoria, Zoogloea, Variovorax를 포함하는 15개 속으로 세분류 되었다. 이들 세균 중 약 50%가 Burkholderia 속으로 확인되었다. 상수리림 부식층 내 우점군집으로 밝혀진 Burkholderia 계통군은 산림 생태계에서 리그닌 분해 대사 과정에 중요한 미생물생태학적 역할을 수행하는 것으로 판단되었다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제55권4호
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• pp.235-243
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• 2023

차세대 염기서열 분석이 개발되고 널리 사용됨에 따라 RNA-시퀀싱(RNA-sequencing, RNA-seq)이 글로벌 전사체 프로파일링을 검증하기 위한 도구의 첫번째 선택으로 급부상하게 되었다. RNA-seq의 상당한 발전으로 다양한 유형의 RNA-seq가 생물정보학(bioinformatics) 발전과 함께 진화했으나, 다양한 RNA-seq 기법 및 생물정보학에 대한 전반적인 이해 없이는 RNA-seq의 복잡한 데이터를 해석하여 생물학적 의미를 도출하기는 어렵다. 이와 관련하여 본 리뷰에서는 RNA-seq의 두 가지 주요 섹션을 논의하고 있다. 첫째, Standard RNA-seq과 주요하게 자주 사용되는 두 가지 RNA-seq variant method를 비교하였다. 이 비교는 어떤 RNA-seq 방법이 연구 목적에 가장 적절한지에 대한 시사점을 제공한다. 둘째, 가장 널리 사용되는 RNA-seq에서 생성된 데이터 분석; (1) 탐색적 자료 분석 및 (2) enriched pathway 분석에 대해 논의하였다. 데이터 세트의 전반적인 추세를 제공할 수 있는 주 성분 분석, Heatmap 및 Volcano plot과 같이 RNA-seq에 대해 가장 널리 사용되는 탐색적 자료 분석을 소개하였다. Enriched pathway 분석 섹션에서는 3가지 세대의 enriched pathway 분석에 대해 소개하고 각 세대가 어떤 식으로 RNA-seq 데이터 세트로부터 enriched pathway를 도출하는지를 소개하였다.

• 식물병연구
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• 제26권4호
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• pp.202-209
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• 2020

유기농업은 지속가능한 농업을 위해서 필요하며, 생물 다양성 유지를 위해 필수적인 경작 방법으로 전 세계적으로 성장하고 있는 농업 분야 중 하나이다. 유기농업은 인류의 건강과 환경에 유해한 영향을 끼질 수 있는 화학적 제재의 사용을 줄이고, 친환경적 동·식물성 비료, 식물 추출물, 미생물 제재 등이 사용되기 때문에 소비자에게 안전한 농산물을 제공할 수 있다. 노지 고추를 대상으로 3년간 유기농업 환경과 관행농업 환경에서 주요 병해 발생과 토양 미생물상의 조사하였다. 토양 미생물상의 차이는 차세대 염기서열 분석 기법을 활용하여 조사하였으며, 유기농업에 사용되는 제제의 종류에 따라 토양 미생물상이 다르게 형성되었다. 바이러스, 탄저병에 대해서는 관행농업에서의 병 발생률이 낮았으나, 청고병은 미생물 제재 사용에 의해 병 발생률이 낮게 나타났다. 미생물 제재를 사용한 토양에서 투입된 미생물이 토양 미생물에서 검출되었으며, 이는 미생물이 실제 토양에 정착했음을 시사한다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제46권3호
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• pp.307-314
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• 2004

돼지를 이용한 이종간 장기 이식은 차세대 장기 공급 부족 문제를 해결해 줄 수 있는 가능성을 제공해준다. 그러나 돼지 장기를 이용한 이종간 장기 이식은 면역학적인 문제 외에도 가축 유래 전염성 병원균에 대한 안전성 문제가 심각하게 고려되어지고 있다. 대부분의 외인성 병원균은 무균 사육환경을 통해 제어되는 반면 내인성 레트로 바이러스(Endogenous Retrovirus, PERVs)는 germ line을 통해 전파됨으로 사육 조건으로 해결할 수는 없다. 본 연구는 이종간 장기 이식용 무균 돼지 생산시 가장 문제가 되는 PERVs에 대한 분포를 알아보고자 국내 돼지(Landrace, Berkshire, Yorkshire, Duroc)의 genome 내 PERVs 분포와 유전자 염기 서열을 비교하였다. 모든 공시 돼지(20두)의 genomic DNA로부터 PCR을 이용하여 PERV A/B/C와 PERV-E의 존재를 확인하였다. pol 유전자 일부 염기 서열 분석 결과 같은 품종내 개체간 또는 품종간 상동성이 99.1과 98.8%로 매우 높게 나왔다. 본 연구의 결과 모든 국내 돼지 유전자내에 PERV A/B/C와 PERV E가 provirus 형태로 많이 존재하며 바이러스간의 높은 상동성은 바이러스 제어에 많은 잇점으로 작용하리라 사료되며 아직 밝혀지지 않은 내인성바이러스에 대한 연구가 요구되어진다. 그러므로 본 연구의 자료는 이종간 장기 이식용 무균돼지 생산 시 PERVs 를 제어하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제55권2호
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• pp.93-104
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• 2023

이전 연구에서 83명의 한국인 폐선암 환자의 차세대 염기서열 분석법(next generation sequencing, NGS) 분석 결과 돌연변이 빈도가 높은 상위 5개 유전자 TP53 (60%), EGFR (48%), KRAS (14%), PIK3CA (8%), CDKN2A (6%)를 확인했다. 본연구는 NGS 분석을 이용하여 최근 한국인의 폐선암에서 돌연변이 발생 빈도가 높은 상위 5개 유전자에 대한 돌연변이 핫스팟을 분석하여 폐선암을 유발하는 새로운 표지자를 확인하고자 했으며 가장 많은 돌연변이가 발생한 TP53 유전자의 돌연변이 유형과 패턴을 폐암의 주요 원인인 흡연과의 연관성을 분석했으며 TP53 P72R SNP가 발생한 폐선암 환자의 임상병리학적 특성을 분석하고자 했다. TP53, EGFR, KRAS, PIK3CA, CDKN2A의 돌연변이 핫스팟을 분석한 결과 이전에 보고된 결과와 일치했으나 TP53의 경우 약간의 차이를 나타냈다. TP53 돌연변이 핫스팟은 DBD에 집중하여 발생하는 점은 기존 연구 결과와 같았으나 코돈 72에서 발생하는 높은 돌연변이 빈도는 이전에 보고된 연구 결과와 다르게 나타났다. TP53 돌연변이가 발생한 폐선암 환자의 임상 특성을 분석한 결과 남성보다 여성, 흡연자보다 비흡연자에게 더 많이 발생했다. 또한, TP53 돌연변이 유형은 흡연 여부와 상관없이 전환의 비율이 가장 높았으며 전환 또는 결실 그리고 전환과 결실이 동시에 발생하는 비율이 전이의 발생 비율보다 높게 나타났다. 한국인의 폐선암 증례에서 흡연 여부와 상관없이 가장 발생 빈도가 높은 돌연변이 핫스팟은 TP53 코돈 72 뉴클레오타이드 염기가 C에서 G로의 전환되어 아미노산이 proline에서 arginine으로 치환되는 TP53 P72R SNP 발생 비율이 가장 높게 나타났다. TP53 P72R SNP가 발생한 폐선암 증례들의 임상병리학적 특성을 분석한 결과 환자의 연령, 성별, 흡연 유무 그리고 종양의 분화도와 유의한 상관관계를 보이지 않았지만 낮은 병기와 유의한 상관관계를 나타냈다(P-value=0.026). 본연구는 NGS를 통해 한국인의 폐선암에서 돌연변이 발생 빈도가 가장 많이 보고되었던 EGFR이 아닌 TP53의 증가를 확인했고 그중에서도 흡연 여부와 관계없이 TP53 P72R SNP의 발생 빈도가 가장 높음을 보고하는 바이다.