• 한국미생물·생명공학회지
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• 제46권3호
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• pp.194-200
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• 2018

Glycogen plays important roles in bacteria. Its structure and storage capability have received more attention recently because of the potential correlations with environmental durability and pathogenicity. However, the low level of intracellular glycogen makes extraction and structure characterization difficult, inhibiting functional studies. Bacteria grown in regular media such as lysogeny broth and tryptic soy broth do no accumulate large amounts of glycogen. Comparative analyses of bacterial media reported in literature for glycogen-related studies revealed that there was no consistency in the recipes reported. Escherichia coli $DH5{\alpha}$ is a convenient model organism for gene manipulation studies with respect to glycogen. Additionally, M9 minimal salts medium is widely used to improve glycogen accumulation, although its composition varies. In this study, we optimized the M9 medium by adjusting the concentrations of itrogen source, tryptone, carbon source, and glucose, in order to achieve a balance between the growth rate and glycogen accumulation. Our result showed that $1{\times}M9$ minimal salts medium containing 0.4% tryptone and 0.8% glucose was a well-balanced nutrient source for enhancing the growth and glycogen storage in bacteria. This result will help future investigations related to bacterial physiology in terms of glycogen function.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권2호
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• pp.120-128
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• 2010

하이퍼네트워크는 하이퍼그래프의 일반화된 모델로 학습과정에 있어 진화적 개념을 도입한 확률 그래프 기반의 기계학습 알고리즘으로서 최근 들어 여러 다양한 분야에 응용되고 있다. 그러나 하이퍼네트워크 모델은 데이터와 모델을 구성하는 하이퍼에지 간의 동등비교를 기반으로 하는 학습과정의 특성상 데이터를 구성하는 인자들이 범주형인 경우에만 학습 및 모델링이 가능하고 실수 값으로 표현된 데이터를 학습하기 위해서는 이산화 등의 전처리가 선행되어야 한다는 한계점이 있다. 하지만 데이터 전처리에 있어 이산화 하는 과정은 필연적으로 정보손실이 발생할 수밖에 없기 때문에 이는 분류 예측 모델의 성능 저하를 유발하는 원인이 될 수 있다. 이러한 기존 하이퍼네트워크 모델의 한계점을 극복하기 위해 본 연구에서는 별도의 데이터 전처리 과정을 거치지 않고 실수 인자로 구성된 데이터의 패턴 학습이 가능한 개선된 하이퍼네트워크 모델을 제안한다. 여러 실험 결과를 통해 제안한 하이퍼네트워크 모델은 기존 하이퍼네트워크 모델에 비해 실수형 데이터에 대한 학습 및 분류 결과 성능이 향상되었을 뿐 아니라, 다른 여러기계학습 방법들에 비해서도 경쟁력 있는 성능이 나타남을 확인하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제33권10호
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• pp.1674-1682
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• 2020

Objective: This study aimed to elucidate the effect of miR-140 on the proliferation of porcine fetal fibroblasts (PFFs) and identify the target genes of miR-140 in PFFs. Methods: In this study, bioinformatics software was used to predict and verify target genes of miR-140. Quantitative polymerase chain reaction and western blot were used to detect the relationship between miR-140 and its target genes in PFFs. Dual luciferase reporter gene assays were performed to assess the interactions among miR-140, type 1 insulin-like growth factor receptor (IGF1R), and SRY-box 4 (SOX4). The effect of miR-140 on the proliferation of PFFs was measured by CCK-8 when PFFs were transfected with a miR-140 mimic or inhibitor. The transcription factor SOX4 binding to promoter of IGF1R was detected by chromatin immunoprecipitation assay (ChIP). Results: miR-140 directly targeted IGF1R and inhibited proliferation of PFFs. Meanwhile, miR-140 targeted transcription factor SOX4 that binds to promoter of porcine IGF1R to indirectly inhibit the expression of IGF1R. In addition, miR-140 inhibitor promoted PFFs proliferation, which is abrogated by SOX4 or IGF1R knockdown. Conclusion: miR-140 inhibited PFFs proliferation by directly targeting IGF1R and indirectly inhibiting IGF1R expression via SOX4, which play an important role in the development of porcine fetal.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제33권9호
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• pp.1378-1386
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• 2020

Objective: Chinese indigenous sheep breeds can be classified into the following three categories by their tail morphology: fat-tailed, fat-rumped and thin-tailed sheep. The typical sheep breeds corresponding to fat-tailed, fat-rumped, and thin-tailed sheep are large-tailed Han, Altay, and Tibetan sheep, respectively. Detection of copy number variation (CNV) and selection signatures provides information on the genetic mechanisms underlying the phenotypic differences of the different sheep types. Methods: In this study, PennCNV software and F-statistics (F_ST) were implemented to detect CNV and selection signatures, respectively, on the X chromosome in three Chinese indigenous sheep breeds using ovine high-density 600K single nucleotide polymorphism arrays. Results: In large-tailed Han, Altay, and Tibetan sheep, respectively, a total of six, four and 22 CNV regions (CNVRs) with lengths of 1.23, 0.93, and 7.02 Mb were identified on the X chromosome. In addition, 49, 34, and 55 candidate selection regions with respective lengths of 27.49, 16.47, and 25.42 Mb were identified in large-tailed Han, Altay, and Tibetan sheep, respectively. The bioinformatics analysis results indicated several genes in these regions were associated with fat, including dehydrogenase/reductase X-linked, calcium voltage-gated channel subunit alpha1 F, and patatin like phospholipase domain containing 4. In addition, three other genes were identified from this analysis: the family with sequence similarity 58 member A gene was associated with energy metabolism, the serine/arginine-rich protein specific kinase 3 gene was associated with skeletal muscle development, and the interleukin 2 receptor subunit gamma gene was associated with the immune system. Conclusion: The results of this study indicated CNVRs and selection regions on the X chromosome of Chinese indigenous sheep contained several genes associated with various heritable traits.

• 환경생물
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• 제30권2호
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• pp.77-89
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• 2012

With the advent of the genomics era powered by DNA sequencing technologies, life science is being transformed significantly and biological research and development have been accelerated. Environmental biology concerns the relationships among living organisms and their natural environment, which constitute the global biogeochemical cycle. As sustainability of the ecosystems depends on biodiversity, examining the structure and dynamics of the biotic constituents and fully grasping their genetic and metabolic capabilities are pivotal. The high-speed high-throughput next-generation sequencing can be applied to barcoding organisms either thriving or endangered and to decoding the whole genome information. Furthermore, diversity and the full gene complement of a microbial community can be elucidated and monitored through metagenomic approaches. With regard to human welfare, microbiomes of various human habitats such as gut, skin, mouth, stomach, and vagina, have been and are being scrutinized. To keep pace with the rapid increase of the sequencing capacity, various bioinformatic algorithms and software tools that even utilize supercomputers and cloud computing are being developed for processing and storage of massive data sets. Environmental genomics will be the major force in understanding the structure and function of ecosystems in nature as well as preserving, remediating, and bioprospecting them.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.32-40
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• 2011

저속촬영이 가능한 현미경을 통해 얻어진 세포동영상에서 세포활동의 추적 및 분석은 종양의 전이, 바이러스의 침입, 상처회복, 세포분열과 같은 복잡한 생물학적 과정을 이해하는데 있어 매우 중요한 역할을 담당한다. 세포추적의 자동화를 위해서는 각 프레임에서의 세포검출, 전후 프레임 내 세포들의 상관관계 조사, 새로운 세포의 인식 및 세포분열의 확인 등과 같은 일련의 작업들이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 이를 위한 효과적인 자동 세포 추적 알고리즘을 제시한다. 첫 번째 프레임에서는 세포영역의 특성 분석을 통해 얻어진 특징벡터를 이용하여 각 세포의 마커 영역을 추출하고, 여기에 워터쉐드 알고리즘을 적용함으로써 세포 분할을 수행한다. 연속된 프레임들에서는 이전 프레임의 분할결과를 이용하여 현재 프레임에서의 분할 과정이 수행된다. 그리고 각 세포의 기하학적 특성과 밝기 특성의 결합 비용함수를 사용하여 전후 프레임 간 세포의 올바른 상관관계를 조사함으로써 세포 추적의 정확도를 개선한다. 실험에서 세포영상 분석을 위한 소프트웨어 패키지인 CellProfiler와의 비교/분석을 통해 제안 알고리즘의 효율성을 입증하였다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제32권6호
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• pp.461-472
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• 2005

본 논문에서는 OWL(Web Ontology Language) 기반 그래픽 바이오 온톨로지 관리 시스템을 설계하고 구현하였다 이 시스템은 생물학 용어들 사이의 복잡한 의미 관계들로 구성되는 바이오 온톨로지를 본 논문에서 정의한 그래픽 표기를 이용하여 표현한다. 또한, 시각화된 환경에서 수행되는 상속과 역상 속 메커니즘은 이미 구축된 방대한 용어들 사이의 관계를 시스템이 구조적으로 파악할 수 있게 함으로써, 전문가가 새로 추가되는 용어에 대한 관계를 의미적으로 일관성 있게 반자동으로 구축할 수 있다. 구축된 온톨로지는 기본적으로 OWL로 기술되며, 다른 여러 표준 온톨로지 언어(RDF/RDFS, DAML+OIL 등)로 의미적 손실 없이 변환된다. 본 시스템의 중요한 특징은 OWL의 강력한 의미적 표현력과 이를 잘 정의할 수 있는 그래픽 표기법을 채택함으로써 시각화된 메커니즘을 통해 바이오 온톨로지를 정교하게 모델링할 수 있다는 점이다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제32권2호
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• pp.99-107
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• 2005

본 논문에서는 단일염기변이(SNP: Single Nucleotide Polymorphism)와 같은 유전형(Rcnotype)자료에서 결측치가 발생하였을 경우 유전형 자료의 특이성을 고려해 자료 원래의 정보손실을 최소화하는 대치법인 연관불균형 기반의 대치법(linkage disequilibrium- based imputation)과 일배체형 기반의 대치법(haplotype-based imputation)을 제시한다. 이러한 결측치 대치는 실험상에서 발생하는 결측치에 의한 중요한 정보의 손실을 최소화 한다는 점에서 필요한 방법이다. 일반적으로 그동안 생물학 자료의 결측치 대치는 대부분 주형질 대치법(major allele imputation)이 활용되어왔는데 유전형 자료에서의 이 방법의 사용은 사료의 특이성으로 인하여 결측치에 대한 높은 오차율(error rate)을 보임으로서 자료의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 유전형 자료인 단일염기변이 자료의 시뮬레이션을 통하여 기존의 주형질 대치법과 논문에서 제안된 연관불균형 기반의 대치법과 일배체형 기반의 대치법을 비교하고 그 결과를 보여 준다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제2권2호
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• pp.123-130
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• 2013

최근 유전체 데이터의 급격한 증가로 인해 이를 처리하기 위한 고성능 컴퓨팅 시스템이 필요로 하게 되었으며 대량의 유전체 데이터를 저장 관리할 수 있는 고성능 저장 시스템이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 대략 5억 개 정도의 시퀀스 리드 데이터를 분석하는 유전체 분석 파이프라인의 I/O워크로드를 수집 및 분석하였다. 실험은 86시간 동안 수행되었다. 1031.7 GByte 크기의 630개 파일이 생성되었으며 91.4 GByte 크기의 535개의 파일이 삭제되었다. 전체 654개의 파일 중 0.3%인 2개의 파일이 전체 접근 빈도의 80%를 차지하여 전체 파일 중 일부분의 파일이 대부분의 I/O를 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 요청 크기 단위로는 읽기에서 주로 512 KByte 크기 이상의 요청이 발생했고 쓰기에서 주로 1 MByte 크기 이상의 요청이 발생했다. 파일이 열려있는 동안의 접근 패턴은 읽기와 쓰기 연산에서 각각 임의와 순차패턴을 보였다. IOPS와 대역폭은 각 단계마다 고유한 패턴을 보였다.

• Animal Bioscience
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• 제35권4호
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• pp.517-526
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• 2022

Objective: The growth differentiation factor 8 (GDF8) gene plays a key role in bone formation, resorption, and skeletal muscle development in mammals. Here, we studied the genetic variants of GDF8 and their contribution to body conformation traits in Chinese Dabieshan cattle. Methods: Single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified in the bovine GDF8 gene by DNA sequencing. Phylogenetic analysis, motif analysis, and genetic diversity analysis were conducted using bioinformatics software. Association analysis between five SNPs, haplotype combinations, and body conformation traits was conducted in 380 individuals. Results: The GDF8 was highly conserved in seven species, and the GDF8 sequence of cattle was most similar to the sequences of sheep and goat based on the phylogenetic analysis. The motif analysis showed that there were 12 significant motifs in GDF8. Genetic diversity analysis indicated that the polymorphism information content of the five studied SNPs was within 0.25 to 0.5. Haplotype analysis revealed a total of 12 different haplotypes and those with a frequency of <0.05 were excluded. Linkage disequilibrium analysis showed a strong linkage (r²>0.330) between the following SNPs: g.5070C>A, g.5076T>C, and g.5148A>C. Association analysis indicated these five SNPs were associated with some of the body conformation traits (p<0.05), and the animals with haplotype combination H1H1 (-GGGG CCTTAA-) had greater wither height, hip height, heart girth, abdominal girth, and pin bone width than the other (p<0.05) Dabieshan cattle. Conclusion: Overall, our results indicate that the genetic variants of GDF8 affected the body conformation traits of Chinese Dabieshan cattle, and the GDF8 gene could make a strong candidate gene in Dabieshan cattle breeding programs.