Alignment of 2D-gel images of biological samples can visualize the difference of expression profiles and also inform us candidates of protein spots to be further analyzed. However, comparison of two proteome images between case and control does not always successfully identify differentially expressed proteins due to sample-to-sample variation. Because of poor reproducibility of 2D-gel electrophoresis, sample-by-sample variations and inconsistent electrophoresis conditions, multiple number of 2D-gel image must be processed to align each other to visualize the difference of expression profiles and to deduce the protein spots differentially expressed with reliability. Alignment of multiple 2D-Gel images and their clustering were carried out by applying various algorithms and statistical methods. In order to align multiple images, multiresolution-multilevel algorithm was found out to be suitable for fast alignment and for distorted images. Clustering of 12 different images implementing a k-means algorithm gives a phylogenetic tree of distance map of the proteomes. Microsoft Visual C++ was used to implement the algorithms in this work.
Kim, Dae-Won;Yoo, Won-Gi;Lee, Myoung-Ro;Kim, Yu-Jung;Cho, Shin-Hyeong;Lee, Won-Ja;Ju, Jung-Won
Genomics & Informatics
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제9권4호
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pp.197-199
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2011
The biological interpretation of two-dimensional (2D) gel electrophoresis experiments is a key step toward understanding the functions of biological systems. We here present a web-based integrated database, called 2DSpotDB, for the management of proteome data derived from several pathogens. The 2DSpotDB was established as a part of the management of a pathogen proteome project at the Korea National Institute of Health. The goals of the 2DSpotDB implementation are to store and define important pathogen genes, retrieve information obtained by 2D polyacrylamide gel electrophoresis and mass spectrometry, and create an integrated system to provide pathogen proteome information for biological scientists. This database currently contains 14 gels and information on 387 protein spots, among which 329 proteins were identified and annotated.
The proteins from functional rice cultivars (Nogwonchalbyeo, Giant embryonic, Arhyangchalbyeo, and Goamibyeo) and general white rice were extracted and separated using two-dimensional (2D) gel electrophoresis. A wide variation in the molecular weight (MW) and pH range of the expressed proteins in rice samples were observed. The green-kerneled rice (Nogwonchalbyeo) exhibited proteins with MW of 9-57 kDa and appeared at a pH range of 4-7. The Giant embryonic contained proteins with MW of 31-63 kDa and a pH range of 5-6. The aromatic glutinous rice (Arhyangchalbyeo) showed proteins with MW of 24-28 and pH of 5.8-6.8. The high-amylose rice (Goamibyeo) exhibited proteins with MW of 3-63 and pH of 5.2-5.6. The identified proteins uniquely found and highly expressed in each cultivar may have a significant role on rice functionality. The results illustrate that the 2D gel electrophoresis is a valuable method in the determination of the protein expression profiles in functional rice grains and may be useful in the identification of specific marker proteins associated with the functional property of rice.
2D-Gel 이미지간의 유사성을 기준으로 생물학적인 시료가 프로테옴 수준에서 유사성의 정도와 서로 다른 단백질 스팟을 파악해 낼 수 있다. 그러나 생물학적인 시료는 개체간 변화가 크고 2차원 전기영동장치의 재현성의 한계로 인하여 비교가 어려운 경우가 많고 의미 없는 차이점만 발견되는 경우 또한 비일비재하다. 이를 극복하기 위해서는 프로테옴 이미지간의 정렬을 통하여 정확한 비교가 가능하게 하여야한다. 본 연구에서는 이미지상의 단백질 스팟을 일일이 찾지 않고 여러 개의 원시 이미지를 동시에 정렬시키는 multiresolution-multilevel algorithm을 활용하여 소프트웨어를 개발하였다. 또 이렇게 정렬된 이미지들이 서로 얼마나 유사한지 보여주는 Phylogenetic tree를 자동으로 생성시키는 소프트웨어를 개발하였다. 이 방법을 이용하여 Fetal Alcohol Syndrome의 case와 control의 10개의 프로테옴 이미지에 대하여 클러스터링을 시도하였다. 이와 같이 2D-Gel 프로테옴 전체의 이미지를 비교하여 유사한 정도에 따라 모으는 클러스터링은 FAS 시료의 경우 case와 control 보다는 시료원의 외연적인 특징인 나이 혹은 성별에 더 의하여 의존하는 것으로 나타났다.
De Marqui, Alessandra Bernadete Trovo;Vidotto, Alessandra;Polachini, Giovana Mussi;De Mattos Bellato, Claudia;Cabral, Hamilton;Leopoldino, Andreia Machado;De Gois Filho, Jose Francisco;Fukuyama, Erica Erina;Settanni, Flavio Aurelio Parente;Cury, Patricia Maluf;Bonilla-Rodriguez, Gustavo Orlando;Palma, Mario Sergio;Tajara, Eloiza Helena
BMB Reports
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제39권2호
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pp.216-222
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2006
In the present study, we compared six different solubilization buffers and optimized two-dimensional electrophoresis (2-DE) conditions for human lymph node proteins. In addition, we developed a simple protocol for 2-D gel storage. Efficient solubilization was obtained with lysis buffers containing (a) 8M urea, 4% CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio]-1-propanesulfonate), 40 mM Tris base, 65 mM DTT(dithiothreitol) and 0.2% carrier ampholytes; (b) 5M urea, 2M thiourea, 2% CHAPS, 2% SB 3-10 (N-decyl-N, N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate), 40mM Tris base, 65 mM DTT and 0.2% carrier ampholytes or (c) 7M urea, 2M thiourea, 4% CHAPS, 65 mM DTT and 0.2% carrier ampholytes. The optimal protocol for isoelectric focusing (IEF) was accumulated voltage of 16,500 Vh and 0.6% DTT in the rehydration solution. In the experiments conducted for the sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), best results were obtained with a doubled concentration (50 mM Tris, 384 mM glycine, 0.2% SDS) of the SDS electrophoresis buffer in the cathodic reservoir as compared to the concentration in the anodic reservoir (25 mM Tris, 192 mM glycine, 0.1% SDS). Among the five protocols tested for gel storing, success was attained when the gels were stored in plastic bags with 50% glycerol. This is the first report describing the successful solubilization and 2D-electrophoresis of proteins from human lymph node tissue and a 2-D gel storage protocol for easy gel handling before mass spectrometry (MS) analysis.
Pleuratus ostreatus로부터 ascorbate oxidizing enzyme을 황산암모늄 침전, preparative polyacrylamide gel 전기영동, DEAE Sepharose CL-6B 이온교환크로마토그라피, Sephadex G-150 gel 여과크로마토그라피의 단계를 거쳐 순수분리 하였다. 이 효소의 분자량은 gel 여과크로마토그라피에 의하여 140,000 정도로, 효소의 소단위 분자량은 SDS-polyacrylamide gel 전기영동에 의하여 66,000 정도로 추정되었다. Isoelectric focusing에 의하여 이 효소는 6.0의 등전점을 갖는 것으로 밝혀졌고, 최적반응온도는 $85^{\circ}C$ 정도, 최적반응 pH는 5.2 정도인 것으로 나타났다. 본 효소는 L-ascorbic acid와 D-isoascorbic acid에 대하여 동일한 친화도를 갖는 것으로 보이며, Km값은 두가지 기질에 대해 모두 2.2µM 이였다.
Lee, Jae Eun;Lee, Jae Young;Kim, Hong Rye;Shin, Hyun Young;Lin, Tao;Jin, Dong Il
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제28권6호
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pp.788-795
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2015
Two dimensional-fluorescence difference gel electrophoresis (2D DIGE) is an emerging technique for comparative proteomics, which improves the reproducibility and reliability of differential protein expression analysis between samples. The purpose of this study was to investigate bovine pregnancy-specific proteins in the proteome between bovine pregnant and non-pregnant serum using DIGE technique. Serums of 2 pregnant Holstein dairy cattle at day 21 after artificial insemination and those of 2 non-pregnant were used in this study. The pre-electrophoretic labeling of pregnant and non-pregnant serum proteins were mixed with Cy3 and Cy5 fluorescent dyes, respectively, and an internal standard was labeled with Cy2. Labeled proteins with Cy2, Cy3, and Cy5 were separated together in a single gel, and then were detected by fluorescence image analyzer. The 2D DIGE method using fluorescence CyDye DIGE flour had higher sensitivity than conventional 2D gel electrophoresis, and showed reproducible results. Approximately 1,500 protein spots were detected by 2D DIGE. Several proteins showed a more than 1.5-fold up and down regulation between non-pregnant and pregnant serum proteins. The differentially expressed proteins were identified by MALDI-TOF mass spectrometer. A total 16 protein spots were detected to regulate differentially in the pregnant serum, among which 7 spots were up-regulated proteins such as conglutinin precursor, modified bovine fibrinogen and IgG1, and 6 spots were down-regulated proteins such as hemoglobin, complement component 3, bovine fibrinogen and IgG2a three spots were not identified. The identified proteins demonstrate that early pregnant bovine serum may have several pregnancy-specific proteins, and these could be a valuable information for the development of pregnancy-diagnostic markers in early pregnancy bovine serum.
KIM YEON-HEE;CHOI SEUNG JUN;LEE HYUN-AH;MOON TAE WHA
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제16권1호
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pp.25-31
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2006
Changes of CP4 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (CP4 EPSPS) in the glyphosate-tolerant Roundup Ready soybean were examined using purified CP4 EPSPS produced in cloned Escherichia coli as a control. CP4 EPSPS in genetically modified soybean was detected by twodimensional gel electrophoresis (2-DE) and identified by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) with databases. CP4 EPSPS in soybean products was resolved on 2-DE by first isoelectric focusing (IEF) based on its characteristic pI of 5.1, followed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) based on its molecular mass of 47.5 kDa. We quantified various percentages of soybean CP4 EPSPS. The quantitative analysis was performed using a 2D software program on artificial gels with spots varying in Gaussian volumes. These results suggested that 2-DE image analysis could be used for quantitative detection of GM soybean, unlike Western blotting.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제17권2호
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pp.217-221
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2008
Dung beetle larvae at the $3^{rd}$ instar were injected with lipopolysaccaride and inducible proteins were examined within a pI level of 3-10 and a size level by proteomics, including 1-D SDS PAGE analysis and antibacterial assay. The immune infected larvae extracts provided seven protein bands in one-dimensional electrophoresis and its antibacterial activity also checked. Hemolymph protein from immune infected larvae of the dung beetle were separated by twodimensional gel electrophoresis and compared with those from native larvae. In 2-D gel electrophoresis, we detected 63 immune infected unique and 32 up-regulated proteins, and 36 proteins that were down-regulated or not present in treated gel. Ten protein spots from unique proteins and those presented as different level of abundance in infected and native larvae were specially expressed. These differentially expressed proteins were proposed to be involved in the defense mechanism against microorganism.
양수 내에 존재하는 총 단백질을 이차원 전기영동을 이용하여 분리 분석하였고, gradient gel을 이용하여 양수 내에 소량으로 존재하는 미세 단백질까지 분리하였다. 양수 내에는 고농도로 존재하는 단백질이 있는데 이것이 serum albumin precursor임을 확인하였고, 8-18% gradient gel의 이용으로 분해능(resolution)이 향상되어 미세 단백질을 분리 분석할 수 있었다. 이차원 전기영동 후 MALDI-TOF를 이용하여 단백질을 identification하여 기존의 양수 protein database에 존재하는 단백질을 확인하였고, 존재하지 않는 새로운 단백질을 분리 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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