• Genomics & Informatics
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• 제8권1호
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• pp.58-61
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• 2010

CpG is the pair of nucleotides C and G, appearing successively, in this order, along one DNA strand. It is known that due to biochemical considerations CpG is relatively rare in most DNA sequences. However, in particular subsequences, which are a few hundred to a few thousand nucleotides long, the couple CpG is more frequent. These subsequences, called CpG islands, are known to appear in biologically more significant parts of the genome. The ability to identify CpG islands along a chromosome will therefore help us spot its more significant regions of interest, such as the promoters or 'start' regions of many genes. In this respect, I developed the CpG islands search tool, CpG Islands Detector, which was implemented in JAVA to be run on any platform. The window-based graphical user interface of CpG Islands Detector may facilitate the end user to employ this tool to pinpoint CpG islands in a genomic DNA sequence. In addition, this tool can be used to highlight potential genes in genomic sequences since CpG islands are very often found in the 5' regions of vertebrate genes.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권4호
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• pp.1232-1236
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• 2013

The Cu cation binding sites of $[Cu(I){\cdot}d(CpG){\cdot}d(CpG)-2H]^{-1}$ complex have been investigated to explain the $[Cu{\cdot}DNA]$ biological activity caused by the Cu association to DNA. The structure of $[Cu(I){\cdot}d(CpG){\cdot}d(CpG)-2H]^{-1}$ complex was investigated by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). The fragmentation patterns of $[Cu(I){\cdot}d(CpG){\cdot}d(CpG)-2H]^{-1}$ complex were analyzed by MS/MS spectra. In the MS/MS spectra of $[Cu(I){\cdot}d(CpG){\cdot}d(CpG)-2H]^{-1}$ complex, three fragment ions were observed with the loss of d(CpG), {d(CpG) + Cyt}, and {d(CpG) + Cyt + dR}. The Cu cation binds to d(CpG) mainly by substituting the $H^+$ of phosphate group. Simultaneously, the Cu cation prefers to bind to a guanine base rather than a cytosine base. Five possible geometries were considered in the attempt to optimize the $[Cu(I){\cdot}d(CpG){\cdot}d(CpG)-2H]^{-1}$ complex structure. The ab initio calculations were performed at B3LYP/6-31G(d) level.

• 생명과학회지
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• 제18권8호
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• pp.1132-1139
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• 2008

CpG island는 유전자의 발현 기작과 많은 관련이 있다. 포유동물 유전자의 약 $30{\sim}60$% 정도의 프로모터와 엑손부위에 CpG island가 존재 한다. 최근의 연구 결과에 따르면 CpG island의 과메틸화는 주요 암 억제유전자들을 불활성화 시켜 암을 일으키는 주요 요인이 되는 것으로 밝혀졌다. CpG island의 과메틸화는 거의 모든 암 종류에서 발견되고 있다. 따라서 CpG island를 검색하는 프로그램은 매우 중요한 의미를 갖는다. 그래서 D. Takai 와 P. A. Jones 등이 2002년 검증한 CpG island 정의 기준을 이용하여 윈도우 기반의 소프트웨어 프로그램인 CpGi를 개발하였다. CpGi는 Visual C++ 6.0로 구현하였으며, 입력서열 양식은 FASTA 포맷을 허용하도록 구성하였다. CpGi의 검색 성능을 평가하기 위해 2개의 인간 Contig, 즉, AP00524 (22번 염색체)와 NT_029490.3 (21번 염색체) 등을 대상으로 기존의 다른 CpG island 검색 프로그램인 Emboss-CpGPlot 및 CpG Island Searcher 등과 검색결과를 비교 분석하였다. CpGi에 의한 검색 결과는 다른 두 프로그램에 비해 같거나 오히려 보다 정확한 검색 결과를 보여주었다. CpGi는 사용자 친화적인 윈도우 인터페이스로 구현되어 있어 사용자가 프로그램을 구동하고 이용하기 매우 쉽고, 분석결과에 대한 이해도 용이하다. 본 프로그램은 사용자가 지정한 파라미터 값들(%GC, Obs (CpG)/Exp (CpG), 분석 윈도우 크기, 스텝크기, Gap 허용치, #CG)에 의해 CpG island의 위치를 결정하고, G+C%와 CpG island의 위치를 시각적으로 보여준다. 결과적으로, CpGi는 CpG island 관련 실험 연구자들뿐만 아니라 대용량 서열 분석 및 주석 작업을 위해 매우 유용한 도구로 활용될 수 있을 것이다.

• IMMUNE NETWORK
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• 제12권3호
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• pp.89-95
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• 2012

Immune cells express toll-like receptors (TLRs) and respond to molecular patterns of various pathogens. CpG motif in bacterial DNA activates innate and acquired immune systems through binding to TLR9 of immune cells. Several studies reported that CpG can directly regulate B cell activation, differentiation, and Ig production. However, the role of CpG in B cell growth and Ig production is not fully understood. In this study, we analyzed the effect of CpG on the kinetics of mouse B cell viability, proliferation, and Igs production. Overall, CpG enhanced mouse B cell growth and production of Igs in a dose-dependent manner. Unlike LPS, 100 nM CpG (high dose) did not support TGF-${\beta}1$-induced IgA and IgG2b production. Moreover, 100 nM CpG treatment abrogated either LPS-induced IgM or LPS/TGF-${\beta}1$-induced IgA and IgG2b production, although B cell growth was enhanced by CpG under the same culture conditions. We subsequently found that 10 nM CpG (low dose) is sufficient for B cell growth. Again, 10 nM CpG did not support TGF-${\beta}1$-induced IgA production but, interestingly enough, supported RA-induced IgA production. Further, 10 nM CpG, unlike 100 nM, neither abrogated the LPS/TGF-${\beta}1$- nor the LPS/RA-induced IgA production. Taken together, these results suggest that dose of CpG is critical in B cell growth and Igs production and the optimal dose of CpG cooperates with LPS in B cell activation and differentiation toward Igs production.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제5권3호
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• pp.207-215
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• 2009

Despite wide therapeutic use of CpG ODN against infection, allergy and cancer, the safety and toxicity of CpG ODNs were poorly delineated. Thus, we investigated whether optimal dosing of CpG ODN would affect immunotoxicological parameters in NZB/NZW F1 mice. Comparisons were made among control, non-CpG ODN and mouse CpG ODN ($10{\mu}g$)-treated groups for 4 weeks. To gauge the immunotoxicity of CpG ODNs, we measured nonspecific parameters, degree of lupus nephritis, proteinuria, or autoantibody, and cytokine expression in mRNA level of lymphocytes. We found that there were no significant differences among groups in nonspecific immunotoxicological profiles and in evaluation profiles of glomerulonephritis. However, titer of anti-dsDNA and anti-cardiolipin antibodies in mouse CpG ODN group rose three or eight-fold higher than in control group. Collectively, CpG ODN might be clinically less immunotoxic in terms of clinical profiles in lupus-prone NZB/NZW F1 mice, in spite of high autoantibody titer in CpG ODN treated groups.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제50권1호
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• pp.12-28
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• 2001

배경 : 면역 증강성 CpG 올리고 뉴클레오티드(immunostimulatory CpG-oligodeoxynucleotides, ISS CpG-ODN)는 $T_{H1}$ 형 면역 반응은 항진시키고, $T_{H2}$ 형의 반응은 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 백서 천식 모델에서 ISS CpG-ODN으로 인한 면역 반응의 변화가 천식의 주요한 병태 생리 현상인, 기도 과민성, 호산구성 염증 및 점액 과다 분비에 미치는 효과에 대하여 고찰하고자 하였다. 대상 및 방법 : 천식 모델을 형성하지 않은 10마리의 정상 대조군과 ovalbumin(OVA)의 감작 및 유발로 천식 모델이 형성된 26마리의 백서를, 천식 대조군 11마리, 천식-CpG 치료군 15마리로 나누어 실험하였다. 천식-CpG 치료군은 연구 16일과 20일에 ISS CpG-ODN을, 천식 대조군은 생리 식염수를 투여하였다. CpG-ODN 혹은 생리 식염수 투여 후, 특이 기도 저항, 기관지 폐포 세척액(bronchoalveolar lavage fluid, BALF) 내의 $T_{H1}$ 형 사이토카인 (cytokine)인 IFN-${\gamma}$와 $T_{H2}$ 형 사이토카인인 IL-4의 농도 및 호산구의 분획, 폐조직 내 호산구의 침윤 및 배상 세포의 이형성과 MUC5AC 유전자의 발현을 고찰하였다. 결과 : ISS CpG-ODN 투여 후 천식 대조군과 비교하여, 천식-CpG 치료군에서 기관지 폐포 세척액 내에서 IFN-${\gamma}$의 농도는 유의하게 높았고, IL-4의 농도는 유의하게 낮았다. 특이 기도 저항, 기관지 폐포 세척액 내의 호산구의 분획 및 폐조직에서의 호산구의 침윤은 천식-CpG 치료군에서 천식 대조군에 비하여 유의하게 감소하였다. 그러나 점액 과다 분비의 지표인 배상 세포의 이형성 및 MUC5AC 유전자의 발현 정도는 천식 대조군과 천식-CpG 치료군간에 유의한 차이가 없었다. 결론 : 백서 천식 모델에서 면역 증강성 CpG 올리고 뉴클레오티드는 $T_{H1}$ 형 면역 반응은 항진시키고, $T_{H2}$ 형의 반응은 감소시킴으로써, 천신의 주요한 병태 생리 현상인 기도 과민성 및 호산구서 염증은 억제하나, 점액과다 분비에는 유의한 영향이 없었다.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제48권3호
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• pp.251-259
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• 2005

Atopy is a highly prevalent and serious health problem. The prevalence and severity of asthma and allergic diseases have increased over recent decades, particularly in industrialized nations. Early life infections may protect against the development of atopy and allergic diseases like asthma. The inverse relationship between the incidence of atopy and childhood infections has led to the 'hygiene hypothesis', which suggests that diminished exposure to childhood infections in modern society has led to decreased Th1-type responses. Th1 and Th2 responses are counter-regulatory. Reduced Th1 may lead to enhanced Th2-type inflammation, which is important in promoting asthma and allergic disease via up-regulation of IL-4, IL-5, and IL-13. It is now widely accepted that altered regulation of Th2 responses(and possibly the balance between Th1 and Th2 responses) is an important factor in the development of atopy. CpG DNA represent a novel class of drugs with substantial immunomodulatory properties. CpG DNA contain unmethylated motifs centered on the CpG dinucleotides, like bacterial DNA. These CpG DNA promote Th1 and regulatory type immune responses and suppress Th2 responses. In murine studies, CpG DNA are effective in prevention and treatment of asthma and allergic diseases. CpG DNA are just beginning to be tested in human asthma. While its precise mechanisms continue to be fully studied, CpG DNA offers considerable promise as a novel treatment for atopic inflammation. It may prove to be an important disease modifying therapy, or even curative therapeutic agent for asthma and allergic diseases.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제3권1호
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• pp.46-52
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• 2007

In the course of novel TLR (Toll like receptor) 9 ligand, we found novel CpG ODN (Oligodeoxynucleotide) was active in augmenting antibody in mice. However, immune mechanism of new CpG ODNs is unclear. To clarify this, we examined immunoadjuvanticity by employing in vitro and in vivo immune profiles. In brief, in vitro treatment of novel CpG ODN upregulated the expression of TNF-$\alpha$, IL-6, and IL-12 mRNA in macrophages as well as that of IFN-$gamma$ mPNA in mouse splenocytes. In parallel, in vivo injection of novel CpG ODN directly activates macrophages and splenocytess, consequently upregulating MHC class II and CD86. Finally, we demonstrated anti-HBs antibody augmentation of novel CpG ODN. Collectively, this data indicates that novel CpG ODN is immunoadjuvant armed with Th1 typed immune machinery.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제10권1호
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• pp.1-7
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• 2007

The induction of cellular and humoral immunity and cytokine gene expression by synthetic CpG oligodexoynucleotides (CpG-ODNs) has not been investigated systematically in olive flounder Paralichthys olivaceus in vivo. We optimized the proper concentration of CpG-ODNs using an in vitro assay for the superoxide anion $(O_2^-)$. CpG-ODNs induced $O_2^-$ and nitric oxide (NO) production, lysozyme activity, and the proinflammatory cytokine gene expression of $IL-1{\beta}$ and $TNF-{\alpha}$ in olive flounder significantly in vivo, whereas non-CpG-ODNs did not produce these effects or produced them to a lesser extent. This implied that CpG-ODNs could stimulate cellular and humoral immunity and cytokine gene expression in olive flounder. This is the first evidence of NO production and the first study on the mRNA expression of the proinflammatory cytokine genes $IL-1{\beta}$ and $TNF-{\alpha}$ in olive flounder in response to CpG-ODNs. Comparison of the variation in NO production and lysozyme activity to that of other studies led us to postulate that a group-specific difference exists in the immune responses of olive flounder against CpG-ODNs. Furthermore, the detailed immunostimulatory spectrum of CpG-ODNs in olive flounder could be a useful index with which to analyze the effect of CpG-ODNs against the challenge test prior to field applications.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제45권7호
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• pp.875-883
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• 2002

목 적 : 기관지 천식은 Th2 반응 우세로 인한 기도의 호산구증과 IgE 증가를 특징으로 하는 질환이다. 박테리아 DNA 혹은 합성 ODNs인 unmethylated CpG motifs(CpG)은 Th1 사이토카인인 $INF-{\gamma}$와 IL-12 유도와 Th2 사이토카인을 하강 조절하여 기도 내의 호산구증 및 전신적 IgE 생성을 억제하며, 메타콜린 흡입에 의한 기관지 과민성을 방지한다. 저자들은 기도 염증을 유발한 생쥐의 비강내에 합성 CpG ODNs의 점적 투여로 기도의 호산구증과 그 외 면역학적 기전에 대한 영향을 연구하고자 한다. 방 법 : BALB/c 생쥐에 주당 2번씩 면역보강제 없이 OVA를 $10{\mu}g$을 피하 주사하여 감작 시켰다. 10주째에 $50{\mu}g$ OVA를 백서의 비강내로 주입하여 기도 염증을 유도한 후, 4주 뒤인 14주째 다시 생쥐의 비강내에 OVA＋CpG ODNs과 OVA를 점적 흡입 주입하였다. 마지막 항원 유발(14주) 후 4일째에 기관지 폐포 세척액을 추출하여 세포를 염색한 후 호산구를 측정하였고 동시에 비장 세포를 배양하여 사이토카인 측정을 하였다. 비장 세포에서 OVA에 의해 생성된 사이토카인 즉 Th1($INF-{\gamma}$, IL-12), Th2(IL-4, IL-5, IL-13) 사이토카인을 ELISA에 의해 측정하였다. 혈청 항원 특이 IgE, IgG2a 또한 ELISA에 의해 측정하였다. 결 과 : 1) 기관지폐포 세척액의 호중구수 : CpG ODNs을 투여한 군이 7.6[5.8-9.4]%, CpG ODNs을 투여하지 않은 군이 42.0[38.2-44.6]%로 기도 염증 세포내의 호산구증을 현저히 억제시켰다(P<0.01). 2) 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a : CpG ODNs으로 투여한 군과 투여하지 않은 군에서 측정한 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a는 음성 대조군에 비해 현저히 증가하였고, CpG ODNs을 비강내 투여 후 4일째 측정한 혈청 OVA-specific IgE와 IgG2a 수치는 CpG ODNs 투여군과 비투여군 사이에 유의한 차이가 없었다. 3) 사이토카인 분석 : CpG ODNs으로 투여한 군은 투여하지 않은 군에 비해 IL-4, IL-5, IL-13의 생성이 감소하였고 IL-12 생성은 증가하였으나, $INF-{\gamma}$의 상향조절은 보여주지 못하였다. 결 론: CpG ODNs의 백신 접종은 면역반응을 조절하여 기도 염증이 형성된 생쥐에서 기도 호산구증을 감소시키는데 매우 효과적이며 천식 치료에 유용할 수 있을 것으로 사료된다.