A major source of paeoniflorin (PF) which was from the Paeonia lactiflora root, has been used as a herbal medicine in East Asia for its antiallergic, antiinflammatory, and immunoregulatory effects. However, only few details are known about the mechanism of apoptosis induced by this compound. The present study was undertaken to further elucidate the molecular mechanism of apoptosis and the changes of gene expression elicited by PF using DNA microarrays and computational gene-expression analysis tools in human leukemia U937 cells. A comparative global transcription analysis between treatment with PF and anisomycin (AM) that induces apoptosis in U937 cells revealed that c-Jun-$NH_2$-kinase (JNK) pathway related genes were less expressed in PF-treated cells. Elucidation of the mechanisms by which PF conducts its anti-cancer activities through comparative analysis of the gene expression is necessary to provide a solid foundation for its use as a promising agent in prevention and treatment strategies.
Time and cost-effective production of next-generation sequencing data has enabled the performance of population-scale comparative and evolutionary studies for various species, which are essential for obtaining the comprehensive insight into molecular mechanisms underlying species- or breed-specific traits. In this study, the evolutionary and functional analysis of Korean native pig (KNP) was performed using single nucleotide polymorphism (SNP) data by comparative and population genomic approaches with six different mammalian species and five pig breeds. We examined the evolutionary history of KNP SNPs, and the specific genes of KNP based on the uniqueness of non-synonymous SNPs among the used species and pig breeds. We discovered the evolutionary trajectory of KNP SNPs within the used mammalian species as well as pig breeds. We also found olfaction-associated functions that have been characterized and diversified during evolution, and quantitative trait loci associated with the unique traits of KNP. Our study provides new insight into the evolution of KNP and serves as a good example for a better understanding of domestic animals in terms of evolution and domestication using the combined approaches of comparative and population genomics.
One of the most important traits for both animal science and livestock production is the number of offspring for a species. This study was performed to identify differentially evolved genes and their distinct functions that influence the number of offspring at birth by comparative analysis of eight monotocous mammals and seven polytocous mammals in a number of scopes: specific amino acid substitution with site-wise adaptive evolution, gene expansion and specific orthologous group. The mutually exclusive amino acid substitution among the 16 mammalian species identified five candidate genes. These genes were both directly and indirectly related to ovulation. Furthermore, in monotocous mammals, the EPH gene family was found to have undergone expansion. Previously, the EPHA4 gene was found to positively affect litter size in pigs and supports the possibility of the EPH gene playing a role in determining the number of offspring per birth. The identified genes in this study offer a basis from which the differences between monotocous and polytocous species can be studied. Furthermore, these genes may harbor some clues to the underlying mechanism, which determines litter size and may prove useful for livestock breeding strategies.
Kim, Soonok;Cho, Yun Sung;Bhak, Jong;O'Brian, Stephen J.;Yeo, Joo-Hong
BMB Reports
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v.50
no.1
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pp.3-4
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2017
Recent advances in genome sequencing technologies have enabled humans to generate and investigate the genomes of wild species. This includes the big cat family, such as tigers, lions, and leopards. Adding the first high quality leopard genome, we have performed an in-depth comparative analysis to identify the genomic signatures in the evolution of felid to become the top predators on land. Our study focused on how the carnivore genomes, as compared to the omnivore or herbivore genomes, shared evolutionary adaptations in genes associated with nutrient metabolism, muscle strength, agility, and other traits responsible for hunting and meat digestion. We found genetic evidence that genomes represent what animals eat through modifying genes. Highly conserved genetically relevant regions were discovered in genomes at the family level. Also, the Felidae family genomes exhibited low levels of genetic diversity associated with decreased population sizes, presumably because of their strict diet, suggesting their vulnerability and critical conservation status. Our findings can be used for human health enhancement, since we share the same genes as cats with some variation. This is an example how wildlife genomes can be a critical resource for human evolution, providing key genetic marker information for disease treatment.
Song, Jae-Hoon;Ko, Kwan Soo;Lee, Ji-Young;Baek, Jin Yang;Oh, Won Sup;Yoon, Ha Sik;Jeong, Jin-Yong;Chun, Jongsik
Molecules and Cells
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v.19
no.3
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pp.365-374
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2005
To find potential targets of novel antimicrobial agents, we identified essential genes of Streptococcus pneumoniae using comparative genomics and allelic replacement mutagenesis. We compared the genome of S. pneumoniae R6 with those of Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, and Staphylococcus aureus, and selected 693 candidate target genes with > 40% amino acid sequence identity to the corresponding genes in at least two of the other species. The 693 genes were disrupted and 133 were found to be essential for growth. Of these, 32 encoded proteins of unknown function, and we were able to identify orthologues of 22 of these genes by genomic comparisons. The experimental method used in this study is easy to perform, rapid and efficient for identifying essential genes of bacterial pathogens.
Several bacterial etiological agents of streptococcal disease have been associated with fish mortality and serious global economic loss. Bacterial identification based on biochemical, molecular, and phenotypic methods has been routinely used, along with assessment of morphological analyses. Among these, the molecular method of 16S rRNA sequencing is reliable, but presently, advanced genomics are preferred over other traditional identification methodologies. This review highlights the geographical variation in strains, their relatedness, as well as the complexity of diagnosis, pathogenesis, and various control methods of streptococcal infections. Several limitations, from diagnosis to control, have been reported, which make prevention and containment of streptococcal disease difficult. In this review, we discuss the challenges in diagnosis, pathogenesis, and control methods and suggest appropriate molecular (comparative genomics), cellular, and environmental solutions from among the best available possibilities.
Cherl-Joon Lee;Wonseok Shin;Minsik Song;Seung-Shick Shin;Yujun Park;Kornsorn Srikulnath;Dong Hee Kim;Kyudong Han
Genomics & Informatics
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v.21
no.2
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pp.24.1-24.7
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2023
Assays of clinical diagnosis and species identification using molecular markers are performed according to a quantitative method in consideration of sensitivity, cost, speed, convenience, and specificity. However, typical polymerase chain reaction (PCR) assay is difficult to quantify and have various limitations. In addition, to perform quantitative analysis with the quantitative real-time PCR (qRT-PCR) equipment, a standard curve or normalization using reference genes is essential. Within the last a decade, previous studies have reported that the digital PCR (dPCR) assay, a third-generation PCR, can be applied in various fields by overcoming the shortcomings of typical PCR and qRT-PCR assays. We selected Stilla Naica System (Stilla Technologies), Droplet Digital PCR Technology (Bio-Rad), and Lab on an Array Digital Real-Time PCR analyzer system (OPTOLANE) for comparative analysis among the various droplet digital PCR platforms currently in use commercially. Our previous study discovered a molecular marker that can distinguish Hanwoo species (Korean native cattle) using Hanwoo-specific genomic structural variation. Here, we report the pros and cons of the operation of each dPCR platform from various perspectives using this species identification marker. In conclusion, we hope that this study will help researchers to select suitable dPCR platforms according to their purpose and resources.
Brassica rapa is considered an ideal candidate to act as a reference species for Brassica genomic studies. Among the three basic Brassica species, B. rapa (AA genome) has the smallest genome (529 Mbp), compared to B. nigra (BB genome, 632 Mbp) and B. oleracea (CC genome, 696 Mbp). There is also a large collection of available cultivars of B. rapa, as well as a broad array of B. rapa genomic resources available. Under international consensus, various genomic studies on B. rapa have been conducted, including the construction of a physical map based on 22.5X genome coverage, end sequencing of 146,000 BACs, sequencing of >150,000 expressed sequence tags, and successful phase 2 shotgun sequencing of 589 euchromatic region-tiling BACs based on comparative positioning with the Arabidopsis genome. These sequenced BACs mapped onto the B. rapa genome provide beginning points for genome sequencing of each chromosome. Applying this strategy, all of the 10 chromosomes of B. rapa have been assigned to the sequencing centers in seven countries, Korea, UK, China, India, Canada, Australia, and Japan. The two longest chromosomes, A3 and A9, have been sequenced except for several gaps, by NAAS in Korea. Meanwhile a China group, including IVF and BGI, performed whole genome sequencing with Illumina system. These Sanger and NGS sequence data will be integrated to assemble a draft sequence of B. rapa. The imminent B. rapa genome sequence offers novel insights into the organization and evolution of the Brassica genome. In parallel, the transfer of knowledge from B. rapa to other Brassica crops would be expected.
Host resistance is usually parasite-specific and is restricted to a particular pathogen races, and commonly is expressed against specific pathogen genotypes. In contrast, resistance shown by an entire plant species to a species of pathogen is known as non-host resistance. Therefore, non-host resistance is the more common and broad form of disease resistance exhibited by plants. As a first step to understand the mechanism of non-host plant defense, expressed sequence tags (EST) were generated from a hot pepper leaf cDNA library constructed from combined leaves collected at different time points after inoculation with non-host soybean pustule pathogen (Xanthomonas axonopodis pv. Glycines; Xag). To increase gene diversity, ESTs were also generated from cDNA libraries constructed from anthers and flower buds. Among a total of 10,061 ESTs, 8,525 were of sufficient quality to analyze further. Clustering analysis revealed that 55 % of all ESTs (4685) occurred only once. BLASTX analysis revealed that 74% of the ESTs had significant sequence similarity to known proteins present in the NCBI nr database. In addition, 1,265 ESTs were tentatively identified as being full-length cDNAs. Functional classification of the ESTs derived from pathogen-infected pepper leaves revealed that about 25% were disease- or defense-related genes. Furthermore, 323 (7%) ESTs were tentatively identified as being unique to hot pepper. This study represents the first analysis of sequence data from the hot pepper plant species. Although we focused on genes related to the plant defense response, our data will be useful for future comparative studies.
Background: Panax ginseng has been used in traditional medicine to strengthen the body and mental well-being of humans for thousands of years. Many elite ginseng cultivars have been developed, and ginseng cultivation has become well established during the last century. However, heat stress poses an important threat to the growth and sustainable production of ginseng. Efforts have been made to study the effects of high temperature on ginseng physiology, but knowledge of the molecular responses to heat stress is still limited. Methods: We sequenced the transcriptomes (RNA-Seq) of two ginseng cultivars, Chunpoong (CP) and Yunpoong (YP), which are sensitive and resistant to heat stress, respectively, after 1- and 3-week heat treatments. Differential gene expression and gene ontology enrichment along with profiled chlorophyll contents were performed. Results: CP is more sensitive to heat stress than YP and exhibited a lower chlorophyll content than YP. Moreover, heat stress reduced the chlorophyll content more rapidly in CP than in YP. A total of 329 heat-responsive genes were identified. Intriguingly, genes encoding chlorophyll a/b-binding proteins, WRKY transcription factors, and fatty acid desaturase were predominantly responsive during heat stress and appeared to regulate photosynthesis. In addition, a genome-wide scan of photosynthetic and sugar metabolic genes revealed reduced transcription levels for ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase under heat stress, especially in CP, possibly attributable to elevated levels of soluble sugars. Conclusion: Our comprehensive genomic analysis reveals candidate loci/gene targets for breeding and functional studies related to developing high temperature-tolerant ginseng varieties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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