The modern era of microbial genome analysis began in earnest in the 2000s with the generalization of metagenomics and gene sequencing techniques. Studying complex microbial community such as oral cavity and colon by a pure culture is considerably ineffective in terms of cost and time. Therefore, various techniques for genomic analysis have been developed to overcome the limitation of the culture method and to explore microbial communities existing in the natural environment at the gene level. Among these, DNA fingerprinting analysis and microarray chip have been used extensively; however, the most recent method of analysis is metagenomics. The study summarily examined the overview of metagenomics analysis techniques, as well as domestic and foreign studies on disease genomics and cluster analysis related to oral metagenome. The composition of oral bacteria also varies across different individuals, and it would become possible to analyze what change occurs in the human body depending on the activity of bacteria living in the oral cavity and what causality it has with diseases. Identification, isolation, metabolism, and presence of functional genes of microorganisms are being identified for correlation analysis based on oral microbial genome sequencing. For precise diagnosis and treatment of diseases based on microbiome, greater effort is needed for finding not only the causative microorganisms, but also indicators at gene level. Up to now, oral microbial studies have mostly involved metagenomics, but if metatranscriptomic, metaproteomic, and metabolomic approaches can be taken together for assessment of microbial genes and proteins that are expressed under specific conditions, then doing so can be more helpful for gaining comprehensive understanding.
Microarray data, obtained from DNA chip technologies, is the measurement of the expression level of thousands of genes in cells or tissues. It is used for gene function prediction or cancer diagnosis based on gene expression patterns. Among diverse methods for data analysis, the Bayesian network represents the relationships among data attributes in the form of a graph structure. This property enables us to discover various relations among genes and the characteristics of the tissue (e.g., the cancer type) through microarray data analysis. However, most of the present microarray data sets are so sparse that it is difficult to apply general analysis methods, including Bayesian networks, directly. In this paper, we harness an efficient structural learning algorithm and data dimensionality reduction in order to analyze microarray data using Bayesian networks. The proposed method was applied to the analysis of real microarray data, i.e., the NC160 data set. And its usefulness was evaluated based on the accuracy of the teamed Bayesian networks on representing the known biological facts.
Objectives: It has long been known about the osteogenic effect of CPC-HAS(cervi parvum cornu herbal-acupuncture solution) on bone tissues. However, it has not been determined the effect of CPC-HAS on cancer cells. The purpose of this study is to screen the CPC-HAS mediated differentially expressed genes..in cancer cells such as SNU484 gastric cancer cell lines. Oligonucleotide microarray approache was employed to screen the differential expression genes. Methods: CPC-HAS was prepared by boiling and stored at $-70^{\circ}C$ until use. Cells were treated with various concentrations of CPC-HAS (0.1, 0.5, 1.5, 10, 20 mg/ml) for 24 h. Cell toxicity was tested by MTT assay. To screen the differentially expressed genes in cancer cells, cells were treated with 1.5 mg/ml of CPC-HAS. For oligonucleotide microarray assay, total RNA was used for gene expression analysis using oligonucleotide Genechip(Human genome U133 Plus 2.0., Affimatrix Co.). Results: It has no cytotoxic effects on SNU484 cell in all concentrations(0.l, 0.5, 1.5, 10, 20 mg/ml). In oligonucleotide microarray assay, in SNU484 cells, the number of more than twofold up-regulated genes was 5 while, the number of more than twofold down-regulated genes was 10. Conclusions: This study showed the screening of CPC-HAS mediated differentially regulated genes using combined approaches of oligonucleotide microarray. The screened genes will be used for the better understanding of the therapeutic effects of CPC-HAS on cancer fields.
Lee Han Chang;Yeam Mi Jung;Kim Gun Ho;Choi Kang Duk;Lee Seoung Hee;Shim Insop;Lee Hye Jung;Hahm Dae Hyun
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.17
no.6
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pp.1393-1403
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2003
The genetic effects of restraint stress challenge on HPA axis and the therapeutic effect of Boshimgeonbi-Tang on the stress were studied with cDNA microarray analyses on hypothalamus using an immobilization-stress mouse as stress model. Male CD-1 mice were restrained in a tightly fitted and ventilated vinyl holder for 2hours once a day, and this challenge was repeated for seven consecutive days. The body weights of the immobilization-stress mice were diminished about 25 percent degree as compared to normal ones. Seven days later, total RNA was extracted from the organs of the mouse, body-labeled with CyDye/sup TM/ fluorescence dyes (Amersham Bioscience Co., NJ), and then hybridized to cDNA microarray chip. Scanning and analyzing the array slides were carried out using GenePix 4000 series scanner and GenePix Pro/sup TM/ analyzing program, respectively. The expression profiles of 109 genes out of 6000 genes on the chip were significantly modulated in hypothalamus by the immobilization stress. Energy metabolism-, lipid metabolism-, apoptosis- and signal transduction-related genes were transcriptionally activated whereas DNA repair-, protein biosynthesis-, and structure integrity-related genes were down-regulated in hypothalamus. The 58 genes were up-regulated by the mRNA expression folds of 1.5 to 7.9. and the 51 genes were down-regulated by 1.5 - 3.5 fold. The 20 genes among them were selected to confirm the expression profiles by RT-PCR. The mRNA expression levels of Tnfrsf1a (apoptosis), Calm2 (cell cycle), Bag3 (apoptosis), Hspe1 (protein folding), Aatk (apoptosis), Dffa (apoptosis), Itgb1 (cell adhesion), Vcam1 (cell adhesion), Fkbp5 (protein folding), BDNF (neuron survival) were restored to the normal one by the treatment of Boshimgeonbi-Tang.
As Korean ginseng is hybrid, an individual variation is very severe, and it takes long times in new breeding because it is required 4 years to pick the seed. But, transformation technique makes the high-functional breeding in short time. The focus of these ginseng studies is to find and secure the useful gene. And it is urgent to accumulate the fundamental data for the molecular breeding and secure the useful genes. Therefore, transformation and soil acclimatization technique are necessary to molecular breeding in use of the introduction of functional genes. In this study, it add to secure of new regulation gene and useful gene as to accumulate the fundamental data for the place where it will contribute to raise the national competitive power. To analyze the useful genes in large scale, we constructed CDNA libraries with various tissues, species, and treated tissue. EST analysis of ginseng perform in large scale and build the EST database of ginseng. We perform the full length sequencing about the selected lots of clones that include the entire open reading frame of the amino acid residues and construct cDNA chip with the parental EST clones. Establishment of the transformation and a soil acclimatization system throuth the re-introduction of the selected ginseng gene that related with the secondary metabolism and anti-stress into the ginseng.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.46
no.6
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pp.44-55
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2009
Diagnosis of diseases using gene expression data obtained from microarray chip is an active research area recently. It has been done by general machine learning algorithms, because it is difficult to analyze directly. However, recent research results about the analysis based on the interaction between genes is essential for the gene expression analysis, which means the analysis using the traditional machine learning algorithms has limitations. In this paper, we classify the gene expression data using the hyper-network model that considers the higher-order correlations between the features, and then compares the classification accuracies. And also, we present the new hypo-network model that improve the disadvantage of existing model, and compare the processing performances of the existing hypo-network model based on general sequential processor and the improved hypo-network model implemented on parallel processors. In the experimental results, we show that the performance of our model shows improved and competitive classification performance than traditional machine learning methods, as well as, the existing hypo-network model. We show that the performance is maximized when the hypernetwork model is implemented on our parallel processors.
Objective: Production of ROS from glucose toxicity results in injury of pancreatic $\beta$-cells in diabetes models. This study was undertaken to examine the influence of Lespedeza Cuneata extract (LCE) on cytoprotective effects on glucose toxicity, insulin secretion and gene expression in RIN-m5F cells. Methods: First, we measured LCE's antioxidant activity by DPPH free radical-scavenging activity and SOD activity. After the various concentrations of LCE were added to the RIN-m5F cells, we measured cell viability with glucose stimulation by MTT assay and glucose-stimulated insulin secretion. We analyzed gene expression with Agilent whole mouse genome 44K oligo DNA microarray and searched for related pathways in KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Lastly we measured INS-1, INS-2, INS-R, IRS-1, IRS-2, IRS-3, GLP-1R, and GLP-2R mRNA expression by real time RT-PCR. Results: Free radical-scavenging activity, SOD activity and insulin secretion increased dependent on LCE concentration, but LCE did not show considerable cytoprotective effect on RIN-m5F cells. More than twice expressed gene was 6362 in Oligo DNA chip. In KEGG, the most related pathway was the metabolic pathway. In the insulin signaling pathway, up expressed genes were Irs1, Mapk8, Akt1, and Lipe and down expressed genes were Rhoq, Fbp2, Prkar2b, Gck, and Prkag1. In real time RT-PCR, IRS-2, and IRS-3 expression increased significantly compared to the control group on LCE $12{\mu}g/m{\ell}$ concentration and GCK expression decreased significantly compared to the control group. Conclusions: These results show that LCE encourages insulin secretion and insulin metabolism by complicated gene mechanisms. Further mechanism study and clinical study seem to be necessary about Lespedeza Cuneata.
Subimerb, Chutima;Wongkham, Chaisiri;Khuntikeo, Narong;Leelayuwat, Chanvit;McGrath, Michael S.;Wongkham, Sopit
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.15
no.10
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pp.4217-4224
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2014
Cholangiocarcinoma (CCA), a slow growing but highly metastatic tumor, is highly prevalent in Northeast Thailand. Specific tests that predict prognosis of CCA remain elusive. The present study was designed to investigate whether peripheral blood leukocyte (PBL) transcriptional profiles might be of use as a prognostic test in CCA patients. Gene expression profiles of PBLs from 9 CCA and 8 healthy subjects were conducted using the Affymetrix HG_U133 Plus 2.0 GeneChip. We indentified informative PBLs gene expression profiles that could reliably distinguish CCA patients from healthy subjects. Of these CCA specific genes, 117 genes were up regulated and 60 were down regulated. The molecular and cellular functions predicted for these CCA specific genes according to the Gene Ontology database indicated differential PBL expression of host immune response and tumor progression genes (EREG, TGF ${\beta}1$, CXCL2, CXCL3, IL-8, and VEGFA). The expression levels of 9 differentially expressed genes were verified in 36 CCA vs 20 healthy subjects. A set of three tumor invasion related genes (PLAU, CTSL and SERPINB2) computed as "prognostic index" was found to be an independent and statistically significant predictor for CCA patient survival. The present study shows that CCA PBLs may serve as disease predictive clinically accessible surrogates for indentifying expressed genes reflective of CCA disease severity.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.19
no.4
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pp.913-921
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2005
In this study, we investigated gene expression patterns induced by Ailanthus altissima extract and compared it with Gleevec, a well-known anti-leukemia drug, in K562 chromic leukemia cells. Ailanthus altissima extract(100 ug/ml) and Gleevec(50 ug/ml) were treated to cells for 1h, 2h, 4h, and 16h and total RNA was extracted. Gene expressions were evaluated using cDMA microarray, in which 24,000 genes were spotted. Hierarchical clustering analysis showed that expression of genes included in two clusters were increased or decreased time dependently by both Ailanthus altissima extract and Gleevec. Genes included in another cluster were induced by Ailanthus altissima extract but not by Gleevec. In biological process analysis, expression of genes involved in apoptosis, growth arrest and DNA-damage were increased, but genes stimulating cell cycle were decreased. This study provides comprehensive comparison of the patterns of gene expression changes induced by Ailanthus altissima extract and Gleevec in K-562 leukemia cells.
The mechanism of cytotoxicity of doxifluridine, a prodrug fluorouracil (5-FU), has been ascribed to the misincorporation of fluoropyrimidine into RNA and DNA and to the inhibition of the nucleotide synthetic enzyme thymidylate synthase. Increased understanding of the mechanism of 5-FU has led to the development of strategies that increases its anticancer activity or predicts its sensitivity to patients. Using GeneChip?? Rhesus Macaque Genome arrays, we analyzed gene expression profiles of doxifluridine after two weeks repeated administration in cynomolgus monkey. Kegg pathway analysis suggested that cytoskeletal rearrangement and cell adhesion remodeling were commonly occurred in colon, jejunum, and liver. However, expression of genes encoding extracellular matrix was distinguished colon from others. In colon, COL6A2, COL18A1, ELN, and LAMA5 were over-expressed. In contrast, genes included in same category were down-regulated in jejunum and liver. Interestingly, MMP7 and TIMP1, the key enzymes responsible for ECM regulation, were overexpressed in colon. Several studies were reported that both gene reduced cell sensitivity to chemotherapy-induced apoptosis. Therefore, we suggest they have potential as target for modulation of 5-FU action. In addition, the expression of genes which have been previously known to involve in 5-FU pathway, were examined in three organs. Particularly, there were more remarkable changes in colon than in others. In colon, ECGF1, DYPD, TYMS, DHFR, FPGS, DUT, BCL2, BAX, and BAK1 except CAD were expressed in the direction that was good response to doxifluridine. These results may provide that colon is a prominent target of doxifluridine and transcriptional profiling is useful to find new targets affecting the response to the drug.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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