• Molecules and Cells
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• 제38권3호
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• pp.210-220
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• 2015

Athletic performance is an important criteria used for the selection of superior horses. However, little is known about exercise-related epigenetic processes in the horse. DNA methylation is a key mechanism for regulating gene expression in response to environmental changes. We carried out comparative genomic analysis of genome-wide DNA methylation profiles in the blood samples of two different thoroughbred horses before and after exercise by methylated-DNA immunoprecipitation sequencing (MeDIP-Seq). Differentially methylated regions (DMRs) in the pre-and post-exercise blood samples of superior and inferior horses were identified. Exercise altered the methylation patterns. After 30 min of exercise, 596 genes were hypomethy-lated and 715 genes were hypermethylated in the superior horse, whereas in the inferior horse, 868 genes were hypomethylated and 794 genes were hypermethylated. These genes were analyzed based on gene ontology (GO) annotations and the exercise-related pathway patterns in the two horses were compared. After exercise, gene regions related to cell division and adhesion were hypermethylated in the superior horse, whereas regions related to cell signaling and transport were hypermethylated in the inferior horse. Analysis of the distribution of methylated CpG islands confirmed the hypomethylation in the gene-body methylation regions after exercise. The methylation patterns of transposable elements also changed after exercise. Long interspersed nuclear elements (LINEs) showed abundance of DMRs. Collectively, our results serve as a basis to study exercise-based reprogramming of epigenetic traits.

• 동의생리병리학회지
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• 제26권4호
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• pp.551-556
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• 2012

The database for the oriental medicine had been existed in documentation in past times and it has been developed to the database type for random accesses in the information society. However, the aspects of the database are not so diversified and the database for the bio herbal material exists in widened type dictionary style. It is a situation that the database which handles the in-depth raw herbal medicines is not sufficient in its quantity and quality. Korean wild grape is a deciduous plant categorized into the Vitaceae and it was found experimentally that it has various medical effects. It is one of the medical materials with higher potentiality of academic study and commercialization recently because it has a bigger possibility to be applied into diverse industrial fields including the medical product for health, food and beauty. We constituted the cooperative system among the Muju cluster business group for Korean mountain wild grapes, Physiology Laboratory in Kyung Hee University Oriental Medicine and Medical Classics Laboratory in Kyung Hee University Oriental Medicine with a view to focusing on such potentiality and a database for Korean wild grapes was made a touchstone for establishing the in-depth database for the single bio medical materials. First of all, the literatures based on the North East Asia in ancient times had been categorized into the classical literature (Korean literature published by government organization, Korean classical literature, Chinese classical literature and classical literature fro Korean and Chinese oriental medicine) and modern literature (Modern literature for oriental medicine, modern literature for domestic and foreign herbal medicine) to cover the eastern and western research records and writings related to Korean wild grapes and the text-mining work has been performed through the cooperation system with the Medical Classics Laboratory in Kyung Hee University Oriental Medicine. First of all, the data for the experiment and theory for Korean wild grape were collected for the Medline database controlled by the Parliament Library of USA to arrange the domestic and foreign theses with topic for Korean wild grapes and the network hyperlink function and down load function were mounted for self-thesis searching function and active view based on the collected data. The thesis searching function provides various auxiliary functions and the searching is available according to the diverse searching/queries such as the name of sub species of Korean wild grape, the logical intersection index for the active ingredients, efficacy and elements. It was constituted for the researchers who design the Korean wild grape study to design of easier experiment. In addition, the data related to the patents for Korean wild grape which were collected from European Patent Office in response to the commercialization possibility and the system available for searching and view was established in the same viewpoint. Perl was used for the query programming and MS-SQL for database establishment and management in the designing of this database. Currently, the data is available for free use and the address is as follows. http://163.180.41.43:8011/index.html

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제29권11호
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• pp.1653-1663
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• 2016

Meat quality is a complex trait influenced by many factors, including genetics, nutrition, feeding environment, animal handling, and their interactions. To elucidate relevant factors affecting pork quality associated with oxidative stress and muscle development, we analyzed protein expression in high quality longissimus dorsi muscles (HQLD) and low quality longissimus dorsi muscles (LQLD) from Duroc pigs by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)-based proteomic analysis. Between HQLD (n = 20) and LQLD (n = 20) Duroc pigs, 24 differentially expressed proteins were identified by LC-MS/MS. A total of 10 and 14 proteins were highly expressed in HQLD and LQLD, respectively. The 24 proteins have putative functions in the following seven categories: catalytic activity (31%), ATPase activity (19%), oxidoreductase activity (13%), cytoskeletal protein binding (13%), actin binding (12%), calcium ion binding (6%), and structural constituent of muscle (6%). Silver-stained image analysis revealed significant differential expression of lactate dehydrogenase A (LDHA) between HQLD and LQLD Duroc pigs. LDHA was subjected to in vitro study of myogenesis under oxidative stress conditions and LDH activity assay to verification its role in oxidative stress. No significant difference of mRNA expression level of LDHA was found between normal and oxidative stress condition. However, LDH activity was significantly higher under oxidative stress condition than at normal condition using in vitro model of myogenesis. The highly expressed LDHA was positively correlated with LQLD. Moreover, LDHA activity increased by oxidative stress was reduced by antioxidant resveratrol. This paper emphasizes the importance of differential expression patterns of proteins and their interaction for the development of meat quality traits. Our proteome data provides valuable information on important factors which might aid in the regulation of muscle development and the improvement of meat quality in longissimus dorsi muscles of Duroc pigs under oxidative stress conditions.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권4호
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• pp.299-308
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• 2007

본 연구의 목적은 의사결정트리를 생성하는 생물정보학 프로그램을 개발하고, 이를 갑상선유두암 혈청의 질량분석자료로 시험해 보는 것이다. 대상 및 방법: C4.5를 커스터마이징하여 의사결정트리 분석을 수행할 수 있는 'Protein analysis'라는 프로그램을 개발하였다 61개의 혈청시료(갑상선유두암 27, 자가면역성 갑상선염 17, 대조군 17)를 일정 기간 동안 순차적으로 냉동한 후 실온에서 일시에 해동하여 분석에 사용하였다. 모든 시료는 탈지질화 과정을 거쳐 준비한 후, 2종류의 단백질칩(CM10, IMAC3)에 각각 60개, 50개 시료를 적용하였다. 갑상선유두암의 특징적인 단백질 패턴을 찾기 위해 질량분석기를 이용하여 단백질칩을 분석했다. 'Protein analysis' 프로그램을 이용하여 단백질분포 자료로부터 의사결정트리를 작성하고, 생체표지자 후보물질을 검출하였다. CM10칩에서 발견된 생체표지자 후보물질을 무작위 표본추출 방법을 이용하여 검증하였다. 결과: 단백질분포 자료의 훈련과 검증이 가능한 의사결정트리 프로그램이 개발되었으며, 이 프로그램은 트리 구조와 노드 정보, 트리 구성 과정을 표시하는 3개의 창으로 구성되었다. CM10칩을 이용한 분석에서 총 113개의 단백질 피크 중 23개가 3그룹 간에 유의한 차이가 있었으며, IMAC3는 41개의 단백질 피크 중 8개가 3그룹 간에 유의한 차이가 있었다. 3그룹 분석에서 의사결정트리는 CM10칩과 IMAE3의 단백질분포 자료로부터 각각 60개와 50개의 시료를 높은 정확도로 분류하였으며(오차율 = 각각 3.3%, 2.0%), 각각 4개와 7개의 생체표지자 후보물질을 검출하였다. 암시료와 비암시료를 구분하는 2그룹 분석 에서, 의사결정트리는 모든 암시료를 정확히 구분하였으며(모두 오차율 = 0%), CM10칩을 이용한 분석에서는 단일 노드를 사용하고, IMAC3칩을 이용한 분석에서는 여러 개의 노드를 사용하였다. CM10칩의 단백질 분포자료를 5번의 무작위 추출에 의해 시행한 검증에서 암시료와 비암시료를 구분하는데 높은 정확도를 보였으나(정확도 = 98%, 54/55), 3그룹을 구분할 때는 중등도의 정확도를 보였다(정확도 = 65%, 36/55). 결론: 우리가 개발한 프로그램은 질량분석 자료로부터 성공적으로 의사결정트리를 생성하고, 생체표지자 후보물질을 검출할 수 있었다. 따라서 이 프로그램은 혈청 시료를 이용한 생체표지자 발굴 및 갑상선유두암의 추적관찰에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1215-1224
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• 2017

현재까지 다양한 암의 발병 원인이 밝혀졌는데, 그 중 하나로써 DNA에 돌연변이가 축적되어 유전체가 불안정 해짐에 따라 암이 발생될 수 있는 기작들이 주목받고 있다. 생물정보학과 유전체학의 발달에 따라 질병 연구에 있어서 보다 더 정확하고 신뢰성 있는 바이오마커를 찾는 것이 가능해졌다. 따라서, 생물정보학과 유전체학의 연구 기반을 바탕으로 한 암의 바이오마커는 암의 조기진단뿐만 아니라, 더 나아가 암 발생 예측과 암환자의 예후 진단에 적용될 수 있다. 최근 들어 인간 유전체에서 약 45%를 차지하는 이동성 유전인자(transposable elements, TEs)가 유전자의 발현 조절과 DNA의 돌연변이를 유도함으로써 다양한 질병에 영향을 미친다는 사실이 밝혀짐에 따라, 이러한 이동성 유전인자들이 암의 발생과 어떤 연관이 있는지에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 따라서 우리는 이동성 유전인자가 대장암과 어떤 연관성이 있는지에 대해 조사를 하였으며, 이를 어떻게 바이오마커로 활용할 수 있는지 알아보았다. 우선, 이동성 유전인자 중 인간 유전체에 많이 존재하면서 유전체에 많은 영향을 미치는 LINE-1 (long interspersed nuclear element-1, L1)과 Alu, LTR (long terminal repeat) 위주로 확인하였다. 흥미롭게도, 대장암 세포에서 LINE-1의 저메틸화, APC 유전자 내에 LINE-1 삽입, Alu의 저메틸화와 과메틸화, LTR 삽입에 따른 isoform 발생 등이 특징적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. 또한 원발암유전자에서의 L1 저메틸화가 대장암 전이의 바이오마커로 쓰일 수 있다는 것과 Alu에 의한 MLH1 돌연변이가 가족성 및 유전성 대장암에서 흔히 발견된다는 것을 알 수 있었다. 이 때 이동성 유전인자에 의하여 영향 받는 유전자들의 발현을 in silico 발현 분석을 통하여 분석하였으며, 조직별, 성별 특이적 발현 양상을 제시하였다. 이들을 토대로 대장암 바이오마커를 개발하여 유전성 대장암의 예측 및 대장암 진단 또는 대장암 예후 예측을 통한 개인 맞춤형 치료에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제27권11호
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• pp.1331-1339
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• 2017

미토콘드리아 게놈에 존재하는 시토크롬C 산화효소 서브유닛 I (cytochrome C oxidase subunit I, COI) 유전자의 DNA 염기서열을 기반으로 하는 종 판별은 수산물 자원의 지속적인 개발과 어류 다양성 보존을 위해 폭넓게 적용되고 있다. 본 연구에서는 한국에서 소비되는 옥돔과 가짜 옥돔으로 둔갑하는 옥두어의 종 판별을 위한 분석법을 개발하였다. 옥돔과 옥두어, 두 종의 종 판별과 검증을 위해 미토콘드리아 게놈의 DNA 염기서열 차이를 이용하여 real-time PCR법에 의해 분석하였다. 미토콘드리아 DNA 서열의 생물정복학적 분석에서 옥돔과 형태학적 옥돔 유사종인 옥두어, 두 종 사이에 COI 유전자 내에서 상당히 유사한 DNA 서열 부분과 일부 서열 변화 부분이 확인되었다. 명확하게 종 판별을 하기 위해 COI 유전자 내에서 일부 변화된 서열에서 종 특이적 프라이머를 디자인하였다. 10 개체의 옥돔과 옥두어에서 게놈 DNA을 추출하여 옥돔과 옥두어의 종 특이적 프라이머를 이용하여 real-time PCR 시스템에 의해 분석되었다. 이러한 real-time PCR 시스템을 이용한 genomic DNA 기반의 분자 기술은 동물 조직의 분류학적 분류를 위한 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다. 옥돔판별을 위해, 옥돔 DNA에서 옥돔 종 특이적 프라이머를 이용한 Ct 평균값($21.85{\pm}3.599$)과 옥두어 DNA에서 옥돔 종 특이 프라아머를 이용한 Ct 평균값($33.49{\pm}1.183$) 차이를 나타내었다. 그리고 옥두어판별을 위해, 옥두어 DNA에서 옥두어 종 특이적 프라이머를 이용한 Ct 평균값($22.49{\pm}0.908$)과 옥돔 DNA에서 옥두어 종 특이 프라아머를 이용한 Ct 평균값($33.93{\pm}0.479$)을 통해 옥돔과 옥두어의 각 종 특이 프라이머의 효율성, 특이성 및 교차 반응성 측정은 통계적으로 유의한 차이를 보여 주었다. 제안된 방법은 10개의 상용 샘플로 검증이 되었다. 따라서, threshold cycle (Ct) value와 같은 real-time PCR 결과 분석에 의해 종 판별이 가능하였다.

• 생명과학회지
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• 제20권3호
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• pp.381-387
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• 2010

농가에 보급된 제주흑우 수정란이식 및 인공수정 생산축의 확인을 위하여 분자유전학적 실험기법을 이용한 개체 추척을 수행하였다. 유전자 marker 체계는 ISAG 권장 MS marker 11종, 예비시험 후 선발된 SAES marker 11종, 흑모색 관련 MC1R과 ASIP 유전자들을 조합하여 분석하였다. 분석결과 부모 정보가 없는 상태에서의 부권 부정율이 국제권장기준보다 높은 수준을 보였으며, 형매간 동일개체출현률은 $5.3{\times}10^{-10}$으로 조사되었다. 친자검정 결과 후보축에 대한 후보 부, 모, 부모 모두가 확인되는 경우는 각각 77.0, 54.0, 40.5%였다. 부-모-자간 trio-mismatch가 전혀 없는 수정란이식 개체는 공급 수정란 대비 14.7%로 확인되었고, 전체 후보축군 중 32.4%는 후보 부와의 mismatch가 없는 인공수정에 의해 생산된 개체들로 판정하였다. ISAG marker들만을 분석한 결과에서는 7두가 동일한 3가지 유전자형 조합을 나타내었으나, ISAG/SAES marker들을 조합했을 때에는 2두에서만 동일 유전자형 조합을 나타내었다. MS와 모색유전자 분석자료를 모두 조합했을 때는 조사된 모든 개체들이 서로 구분되었다. 현재의 제주흑우집단이 소수 핵군에서 인공수정과 수정란이식 등 생명공학 기법으로 육성된 집단이기에 제주흑우집단의 유전적 다양성은 낮게 나타났다. 본 연구는 유전자 개체식별과 혈통관리 체계의 구축을 위해서는 적어도 20개 이상의 MS marker와 모색관련 유전자형 자료가 필수적으로 활용되어야함을 제안하고 있으며, 연구결과는 향후 제주흑우의 분자육종에 있어 유용한 자료가 될 것으로 시사하고 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권3호
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• pp.153-160
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• 2006

유전체 연구란 목적하는 유전체의 구조를 밝히고 가지고 있는 모든 유전자의 기능 및 진화과정을 망라하여 이해하고자 하는 것이다. 계통발생학상 애기장대와 연관되어 있는 Brassica rapa는 채소, 유지 및 사료로 이용되는 중요한 작물의 하나이다. Brassica rapa의 유전체 연구를 착수하는 데는 적합한 유전학적 재료 및 유전체 재료가 있어야 한다. 우리는 배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)를 재료로 하여 표준 mapping 집단을 개발하여, 78계통으로 구성된 DH집단과 약 250 계통으로 구성된 RI집단을 개발하였다. 2가지 제한효소 (HintIII, BamHI)를 이용해 세균인공염색체 (BAC) library (KBrH, KBrB)를 만들었고, 이들은 각각 56,592개와 50,688개의 클론으로 구성되어 있다. 또한 배추의 각기 다른 부위를 이용하여 만든 22가지의 cDNA library를 이용하여 평균 575bp의 길이를 가지는 104,914개의 EST 분석을 실시 하였다. 세계적으로 'Multinational Brassica Genome Project (MBGP)' 조직이 구성되었고 배추의 전 염기서열 분석을 하기로 2003년 결정되었다. 그 첫 단계로 104,914개의 BAC 클론의 BAC-end 염기서열분석이 제안되어 2006년 9월 5개국 공동 프로젝트로 추진하여 완성하게 되었다. 이러한 BAC-end 염기서열분석의 결과는 유전자의 염기서열 해석, 및 풍부하게 존재하는 반복염기서열 DNA를 분석함으로써 배추의 유전체 구조를 이해할 수 있는 실마리를 주었다. BAC 클론의 전체 염기서열분석은, 비록 단편 내에 유전자의 결실이 변화무쌍하게 일어나지만 배추 DNA 단편이 유전체에서 광범위하게 삼중복으로 존재함을 나타냈다. 이러한 BAC-end 염기서열을 아기장대 염기서열에 비교하여 629개의 종자 BAC을 선정하게 되었고, 이들의 염기서열 분석을 완성하였다. MBGP에서는2단계로서 배추의 전 유전체 염기서열 분석을 추진하게 되었고, 유전자지도에 위치한 종자 BAC을 이용하여 인접한 BAC 클론을 찾아 염기서열 분석하는 BAC-to-BAC 방법을 추진하고 있으며 8개국에서 참여하여 현재 염기서열 분석을 추진 중 이다. 최근에 각 국에서는 생물정보학기법을 활용한 염기서열 분석 기반에 대하여 많은 토론이 진행되고 있다. 앞으로 다양한 유전체 정보가 축적됨에 따라 배추의 유전체 구조를 이해하고 농업적으로 적용하고자 하는데 기여를 할 것이다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제57권2호
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• pp.145-152
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• 2014

Aspergillus oryzae로 발효시킨 청미래덩굴(Smilax china L) 잎열수추출물(FSCL)의 첨가가 토복령 열수추출물(SCLR)의 항산화능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각 2% 열수추출물을 0:100 (A), 20:80 (B), 40:60 (C), 60:40 (D), 80:20 (E), 100:0 (F) (v/v)의 조건으로 혼합하였을 때 total polypheno l(TP) 및 total flavonoid (TF) 함량, $OD_{475}$, 전자공여능(EDA), 철환원력(FRAP), xanthine oxidase (XO) 및 aldehyde oxidase (AO)에 대한 저해활성과 관능적 품질을 조사하였다. A와 F의 TP 함량은 각각 3.78 및 9.37 mg/100 mL, TF 함량은 각각 0.24 및 1.84 mg/100 mL로 FSCL이 SCLR에 비하여 TP는 2.48배, TF는 7.67배가 높았으며 FSCL의 첨가비율이 높아질수록 비례적으로 높았다($R^2=0.9887$, $R^2=0.9592$). $OD_{475}$는 FSCL의 첨가비율이 높아질수록 거의 비례적으로 높은 흡광도를 나타내었다($R^2=0.9850$). EDA (% at mL)는 A (25.75%)에 비하여 F (54.63%)에서 2.12배가 높았으며 FSCL의 첨가비율이 높을수록 높아지는 경향을 보였다($R^2=0.9668$). FRAP ($Fe^{2+}{\mu}mole/g$ of dry basis)의 경우도 EDA와 마찬가지로 A (1.18)에 비하여 F (4.92)에서 4.17배가 높았으며, FSCL의 첨가비율이 높아질수록 비례적으로 높았다($R^2$=0.9907). A의 XO에 대한 저해활성(mg/mL of $IC_{50}$)은 1.19로 F의 2.96에 비하여 59.80%가 높았으며, FSCL의 첨가비율이 높아질수록 비례적으로 감소하였다($R^2$=0.9490). 그러나 AO에 대한 저해활성(mg/mL of $IC_{50}$)은 XO의 경우와 반대로 A (3.37)에 비하여 F (1.41)에서 58.16%의 높은 저해활성을 나타내었으며, FSCL의 첨가비율이 높아질수록 높아지는 경향을 보였다. 향에 대한 기호도는 A와 F에서는 각각 2.77 및 2.72점으로 비슷한 값을 보였으며 발효청미래덩굴잎 열수추출물을 20-80 비율로 혼합하였을 때는 다소 향상되는 경향을 나타내었으나 상호간의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 40% 혼합(C) 하였을 때는 무첨가 경우(A 또는 F)에 비하여 유의적으로 향상되었다. 맛에 대한 기호도는 F에 비하여 A에서 다소 높은 값을 나타내었으며 C에서 가장 높은 값을 나타내었다. 색상에 대한 기호도는 40-80% 첨가한 경우가 A, F 및 B보다 높았다. 입맛과 종합적인 품질에 대한 기호도는 C, D에서 가장 높았다. 이상의 결과 A. oryzae로 발효시킨 청미래덩굴잎의 열수추출물은 보이차 스타일의 적갈색을 나타내며, 토복령 열수추출물과 혼합함으로써 음료로서의 기호성이 높아짐과 동시에 EDA 및 FRAP와 같은 항산화활성이 높아지나, ROS 생성계 효소로 알려져 있는 XO와 AO의 활성 억제현상은 상반된 결과를 나타내고 있어 이와 관련된 기능성 식품 개발에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각한다. 그러나 현재 실험의 결과만으로는 어떠한 성분이 이러한 항산화활성의 변화에 관여하는지는 확인할 수 없으며 추후 계속적인 연구 검토가 필요하다.

• 지능정보연구
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• 제22권2호
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• pp.127-142
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• 2016

딥러닝은 인공신경망(neural network)이라는 인공지능분야의 모형이 발전된 형태로서, 계층구조로 이루어진 인공신경망의 내부계층(hidden layer)이 여러 단계로 이루어진 구조이다. 딥러닝에서의 주요 모형은 합성곱신경망(convolutional neural network), 순환신경망(recurrent neural network), 그리고 심층신뢰신경망(deep belief network)의 세가지라고 할 수 있다. 그 중에서 현재 흥미로운 연구가 많이 발표되어서 관심이 집중되고 있는 모형은 지도학습(supervised learning)모형인 처음 두 개의 모형이다. 따라서 본 논문에서는 지도학습모형의 가중치를 최적화하는 기본적인 방법인 오류역전파 알고리즘을 살펴본 뒤에 합성곱신경망과 순환신경망의 구조와 응용사례 등을 살펴보고자 한다. 본문에서 다루지 않은 모형인 심층신뢰신경망은 아직까지는 합성곱신경망 이나 순환신경망보다는 상대적으로 주목을 덜 받고 있다. 그러나 심층신뢰신경망은 CNN이나 RNN과는 달리 비지도학습(unsupervised learning)모형이며, 사람이나 동물은 관찰을 통해서 스스로 학습한다는 점에서 궁극적으로는 비지도학습모형이 더 많이 연구되어야 할 주제가 될 것이다.