Jo, Jihoon;Lee, Hyun-Gwan;Kim, Kwang Young;Park, Chungoo
ALGAE
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제34권1호
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pp.57-70
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2019
DNA metabarcoding is currently used for large-scale taxonomic identification to understand the community composition in various marine ecosystems. However, before being widely used in this emerging field, this experimental and analytic approach still has several technical challenges to overcome, such as polymerase chain reaction (PCR) bias, and lack of well-established metabarcoding markers, a task which is difficult but not impossible to achieve. In this study, we present an adapted PCR-free small-organelles enriched metagenomics (SoEM) method for marine biodiversity assessment. To avoid PCR bias and random artefacts, we extracted target DNA sequences without PCR amplification from marine environmental samples enriched with small organelles including mitochondria and plastids because their genome sequences provide a valuable source of molecular markers for phylogenetic analysis. To experimentally enrich small organelles, we performed subcellular fractionation using modified differential centrifugation for marine environmental DNA samples. To validate our SoEM method, two marine environmental samples from the coastal waters were tested the taxonomic capturing capacity against that of traditional DNA metabarcoding method. Results showed that, regardless of taxonomic levels, at least 3-fold greater numbers of taxa were identified in our SoEM method, compared to those identified by the conventional multi-locus DNA metabarcoding method. The SoEM method is thus effective and accurate for identifying taxonomic diversity and presents a useful alternative approach for evaluating biodiversity in the marine environment.
본 연구는 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine(MNNG) 를 처리한 CHO-K1세포에서 DNA 복제억제와 그 회복과정의 분자론적 기작을 규명할 목적으로 방사선 이중표지에 의한 DNA합성율의 측정, 알카리 자당농도구배 초원심분리법에 의한 DNA 분자량과 후복제 회복율을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DNA 합성율은 2nM 이하의 낮은 농도의 MNNG 처리군에서는 급격히 감소하였으나, 5nM 이상의 농도에서는 그 감소양상이 둔화되었다. 억제되었던 DNA 합성율은 시간경과에 따라 회복되어 처리 후 4시간 째에는 대조군 수준 또는 그 이상으로 회복되었다. MNNG 처리 후 DNA 분자 크기의 분포와 새로 합성된 DNA 분자의 생장양상을 알카리 자당농도구배 초원심분리법으로 조사한 결과 MNNG 처리 후 시간 경과에 따라 새로합성된 DNA 분자들의 크기분포는 1*107 달톤 이하의 DNA 분자들의 합성양이 특이하게 증가하였다가 감소함을 보였다.
eDNA (environmental DNA)란 특정 환경에 서식하는 생물로부터 유래한 DNA를 의미한다. 환경 시료로부터 추출한 eDNA를 활용하면 해당 환경에 서식하는 생물들의 효율적이고 정확한 모니터링을 수행할 수 있다. 해수 시료로부터 얻은 eDNA를 기반으로 해양생물 다양성 연구를 수행할 수 있다. 해수 시료를 채집하고 이로부터 eDNA를 추출한 뒤, metagenome 분석을 통해 서식하는 해양생물의 종 동정과 다양성 분석이 가능하다. 본 리뷰에서는 이처럼 해수의 eDNA를 활용하여 해양 지역의 생물 다양성 연구를 수행하는 전체적인 과정을 제시하고 있다. 아직 국내에는 해양생물 다양성 연구를 위해 eDNA를 적용하는 방법이 보편화 되어있지 않으며, 본 리뷰를 기반으로 이와 같은 eDNA 연구 방법을 정립하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
서울시 소재 지하수 중 중금속으로 오염되어 음용수 이외의 생활 용수로 사용하고 있는 1개 정점과 음용수로 사용하고 있는 1개 정점, 대조군으로 강화도 천연 동굴의 1개 정점을 대상으로 실험을 실시하였다. 지하수 세균군집의 유전적 다양성의 변화를 보기 위해 지하수 세균 군집에서 16SrDNA를 증폭하는 primer로 PCR(polymerase chain reaction)을 실시한 후 ARDRA(amplified ribosomal DNA restriction analysis) 지문 분석으로 비교하였다. 16S rDNA를 증폭하여 제한효소 지문분석을 한 결과 in situ와 음용수에서 유전적 다양성이 상대적으로 크게 나타났다. 지하수 세균 군집의 ARDRA지문 분석은 상이한 환경과 서식지를 반영한 유전적 차이를 빠르게 비교 분석할 수 있었으며 지하수의 오염도에 따른 미생물의 다양성(천연 동굴>음용수>오염수)을 확인할 수 있었다.
Single cell gel electrophoresis assay was carried out to evaluate DNA damage in T-and B-lymphocytes from rats exposed to benzene and the correlation between DNA damage and the level of t,t-muconic acids, which are urinary benzene metabolites, was investigated. In control rats, the mean values of Olive tail moments in T-and B-lymphocytes were 1.507$\pm$0.187 and 1.579$\pm$0.206 respectively. DNA damages of T-lymphocytes in rats exposed for 4 weeks showed the highest Olive tail moments at each benzene concentration examined (2.72-4.351). However this DNA damage was decreased after 6 weeks of exposure (1.74-2.09). DNA damages of B-lymphocytes did not show such differences with exposure time or benzene concentration (1.49-2.07) except at 200 ppm at 4 weeks. T-lymphocytes show significantly more damages than B-lymphocyte upon acute exposure to benzene.
Single-cell gel electrophoresis (comet assay) was used to detect DNA single strand break in blood cells from several marine fish species. Three fish species were collected from Georgia coastal area. Mummichog, Fundulus heteroclitus showed higher DNA damage than sea bass, Lateolabrax japonicus and trout, Oncorhynchus masou masou under the same experimental conditions. Mummichogs had more alkaline-labile sites on their DNA than other fish species. The comet assay with mummichog blood cells at pH 12.5 showed a dose-response curve with the increasing concentrations of hydrogen peroxide. While the isolated leucocytes showed no increase of DNA damage after in vitro exposure to 2-methyl-1,4-naphthoquinone (MNQ), erythrocytes showed dose-dependent DNA damage. These results indicate that the comet assay can be applied successfully as a bioassay using erythrocyte for environmental monitoring.
The alkaline comet assay, employing a single-cell gel electrophoresis(SCGE), is a rapid, simple and sensitive technique for visualizing and measuring DNA damage leading to strand breakage in individual mammalian cells. The protecting effect of pretreatment with vitamin C and cysteine on the DNA damage of gamma ray was investigated in mice splenic lymphocytes. Vitamin C and cysteine were administered orally for five consecutive days before irradiation. Four week old ICR male mice were irradiated wish 3.5Gy of γ-radiation and were sacrificed 3 days later. Spleens were taken for DNA damage examination by Comet assay and the tail moments of DNA single -strand breaks in tole splenic lymphocytes were evaluated. The results show that pretreatment with vitamin C and cysteine were effective in protecting against DNA damage by gamma ray. Administration of antioxidants like vitamin C and cysteine to mice before irradiation was effective in reducing the tail moment of splenic lymphocytes DNA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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