KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권4호
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pp.1765-1794
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2019
Genetic Programming (GP) is an intelligence technique whereby computer programs are encoded as a set of genes which are evolved utilizing a Genetic Algorithm (GA). In other words, the GP employs novel optimization techniques to modify computer programs; imitating the way humans develop programs by progressively re-writing them for solving problems automatically. Trial programs are frequently altered in the search for obtaining superior solutions due to the base is GA. These are evolutionary search techniques inspired by biological evolution such as mutation, reproduction, natural selection, recombination, and survival of the fittest. The power of GAs is being represented by an advancing range of applications; vector processing, quantum computing, VLSI circuit layout, and so on. But one of the most significant uses of GAs is the automatic generation of programs. Technically, the GP solves problems automatically without having to tell the computer specifically how to process it. To meet this requirement, the GP utilizes GAs to a "population" of trial programs, traditionally encoded in memory as tree-structures. Trial programs are estimated using a "fitness function" and the suited solutions picked for re-evaluation and modification such that this sequence is replicated until a "correct" program is generated. GP has represented its power by modifying a simple program for categorizing news stories, executing optical character recognition, medical signal filters, and for target identification, etc. This paper reviews existing literature regarding the GPs and their applications in different scientific fields and aims to provide an easy understanding of various types of GPs for beginners.
Maisha Tasneem;Shipan Das Gupta;Monira Binte Momin;Kazi Modasser Hossain;Tasnim Binta Osman;Fazley Rabbi
Genomics & Informatics
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제21권1호
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pp.7.1-7.11
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2023
The gram-positive bacterium Listeria monocytogenes is an important foodborne intracellular pathogen that is widespread in the environment. The functions of hypothetical proteins (HP) from various pathogenic bacteria have been successfully annotated using a variety of bioinformatics strategies. In this study, a HP Imo0888 (NP_464414.1) from the Listeria monocytogenes EGD-e strain was annotated using several bioinformatics tools. Various techniques, including CELLO, PSORTb, and SOSUIGramN, identified the candidate protein as cytoplasmic. Domain and motif analysis revealed that the target protein is a PemK/MazF-like toxin protein of the type II toxin-antitoxin system (TAS) which was consistent with BLASTp analysis. Through secondary structure analysis, we found the random coil to be the most frequent. The Alpha Fold 2 Protein Structure Prediction Database was used to determine the three-dimensional (3D) structure of the HP using the template structure of a type II TAS PemK/MazF family toxin protein (DB ID_AFDB: A0A4B9HQB9) with 99.1% sequence identity. Various quality evaluation tools, such as PROCHECK, ERRAT, Verify 3D, and QMEAN were used to validate the 3D structure. Following the YASARA energy minimization method, the target protein's 3D structure became more stable. The active site of the developed 3D structure was determined by the CASTp server. Most pathogens that harbor TAS create a crucial risk to human health. Our aim to annotate the HP Imo088 found in Listeria could offer a chance to understand bacterial pathogenicity and identify a number of potential targets for drug development.
Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is the causative agent of tuberculosis, one of the most deadly infections in humans. The emergence of multidrug-resistant and extensively drug-resistant Mtb strains presents a global challenge. Mtb has shown resistance to many frontline antibiotics, including rifampicin, kanamycin, isoniazid, and capreomycin. The only licensed vaccine, Bacille Calmette-Guerin, does not efficiently protect against adult pulmonary tuberculosis. Therefore, it is urgently necessary to develop new vaccines to prevent infections caused by these strains. We used a subtractive proteomics approach on 23 virulent Mtb strains and identified a conserved membrane protein (MmpL4, NP_214964.1) as both a potential drug target and vaccine candidate. MmpL4 is a non-homologous essential protein in the host and is involved in the pathogen-specific pathway. Furthermore, MmpL4 shows no homology with anti-targets and has limited homology to human gut microflora, potentially reducing the likelihood of adverse effects and cross-reactivity if therapeutics specific to this protein are developed. Subsequently, we constructed a highly soluble, safe, antigenic, and stable multi-subunit vaccine from the MmpL4 protein using immunoinformatics. Molecular dynamics simulations revealed the stability of the vaccine-bound Tolllike receptor-4 complex on a nanosecond scale, and immune simulations indicated strong primary and secondary immune responses in the host. Therefore, our study identifies a new target that could expedite the design of effective therapeutics, and the designed vaccine should be validated. Future directions include an extensive molecular interaction analysis, in silico cloning, wet-lab experiments, and evaluation and comparison of the designed candidate as both a DNA vaccine and protein vaccine.
Eun Ji Kim;Sung Yong Jin;Hyun Soo Jung;Chi Seon Kim
한국자원식물학회:학술대회논문집
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한국자원식물학회 2022년도 추계학술대회
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pp.51-51
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2022
Water dropwort (Oenanthe stolonifera DC.) is a perennial herbaceous plant that grows wild throughout Korea. As of 2020, 24,819 tons (51.7% of open field, 48.3% of facility) are produced in 1,278 ha (59.9% of open field, 40.1% of facility) nationwide. Water dropwort, which is rich in nutrients such as vitamins and iron, is mainly cultivated by vegetative propagation method using local traditional species, however, seed propagation and breeding of cultivars are insufficient so far. Since securing, propagating and continuous characterization of various genetic resources are required to breed new cultivars, this study was conducted to compare the main characteristics of domestic genetic resources and to improve their utilization. Growth characteristics such as plant height, fresh weight, plant type, and flowering date were investigated for the 89 varieties of genetic resources owned by Jeollabuk-do Agricultural Research and Extension Services after vegetative propagation in the individual pots. Also, the morphological image information of leaves and flowers was constructed. Genetic resources were collected nationwide and originated in 30 regions including Hwaseong, Siheung and Jeju. Their plant types could be classified into straight, intermediate and creeping types according to their morphological characteristics, and at this time, the number of intermediate types accounted for the largest proportion. Flowering was carried out under high-temperature and long-day conditions in summer. According to the flowering date, they could be classified into early, middle and late flowering varieties, and at this time, the middle flowering varieties occupied the largest proportion. As a result of the investigation of vegetative growth characteristics, varieties with long plant height, heavy fresh weight and thick stem thickness were identified. Along with this result, it is thought that classification and selection of genetic resources for various purposes will be possible through additional investigations such as analysis of components and antioxidant activity. Moreover, it is judged that such results can be used as basic data for breeding new water dropwort cultivars in the future.
인간게놈프로젝트의 시작과 함께 그 사회적 부작용의 하나로 거론되었던 '유전정보 차별'의 문제가 아직 우리나라에서 크게 부각된 적은 없다. 그러나 2016년 6월 30일부터 시행된 "생명윤리 및 안전에 관한 법률"이 의료기관이 아닌 유전자검사기관의 유전자검사를 예외적으로 허용하자, 국내의 한 보험회사가 신규 암보험 가입자를 대상으로 DTC 유전자 검사를 별도의 무료 서비스로 제공하겠다고 하여 유전자 검사와 관련된 사회적 변화를 실감케 한 바 있다. 정밀의료가 의료의 새로운 표준으로 성큼 다가온 현 시점에서 유전정보 차별에 관한 규율은 더 이상 미룰 수 없는 문제가 되었다. 우리나라는 생명윤리법 제46조, 제67조에서 유전정보를 이유로 한 차별의 금지와 그 위반행위에 대한 벌칙을 규정하고 있지만, 이러한 광범위한 원칙 규정만으로는 보험, 고용 등 구체적인 유전정보 활용 영역에서의 문제점들을 충분히 해결할 수 없다. 미국, 캐나다, 영국, 독일은 상이한 방식으로 유전정보 차별의 문제를 다루고 있다. 미국의 "Genetic Information Non-Discrimination Act"의 경우, 건강보험과 관련된 부분은 기존의 법에 유전정보 차별금지에 관한 내용을 추가하는 형식을 취하고 있다. 또 개인과 그 가족의 유전자 검사 결과 외에 '가족력'까지 포함하여 유전정보의 범위를 매우 넓게 규정하고 있다. 캐나다는 2017년 비교적 최근에 법을 제정하였는데, 보험과 고용 외에 '상품이나 서비스의 거래'에까지 적용범위를 확장하고 있다. 영국은 유전자 검사 중 '개인의 예측적 유전자 검사'에 대해서만 다루고 있는데, 보험의 경우 영국정부와 보험협회의 '협약'을 통해 유전정보의 활용을 2019년까지 유예하는 방식으로 규율하고 있고, 고용의 영역은 ICO가 만든 'Employment Practices Code(2011)'가 기준으로 활용되고 있다. 독일은 유전자 검사에 관한 법 "Gesetz ${\ddot{u}}ber$ genetische Untersuchungen bei Menschen"에서 고용과 보험에서의 유전자 검사 및 그 결과 제출 요구의 원칙적 금지를 규정하고 있다. 이와 같이 각 나라마다 규율형식, 적용범위 뿐만 아니라 규율의 실효성에 대한 평가도 매우 상이하다. 이러한 점에 비추어 보았을 때 우리나라의 유전정보 차별에 관한 규제 역시 관련 규정의 검토, 전문가 집단의 참여 및 이해관계자의 협력을 통해 여러 규제안의 장 단점을 충분히 검증한 후 입법의 단계로 나아가는 것이 바람직할 것이다.
최근 고추재배에 있어 CMV-P1감염은 상품성 저하와 생산량 감수를 발생시키는 매우 심각한 문제이다. 본 실험에서는 역병 저항성 품종인 PR계통을 포함한 국내 시판 56품종과 미국에서 도입해 온 31품종 도입자원 및 농촌진흥청 유전자원센터(RDA Genebank)로부터 받은 112개의 고추 유전자원을 CMV-P1 저항성 검정에 사용하였다. 저항성 검정은 인공 접종 후 24일 후와 51일 후 ELISA를 실시하였다. 36개 시판품종 중 '무한질주' 품종이 CMV-P1에 저항성이었다. 모든 PR품종과 중도저항성인 'NuMex Twilight'와 'Chainese Giant'를 제외한 29개 외국 도입고추는 감수성이었다. RDA Genebank의 112계통의 고추 유전자원에서는 저항성 계통이 9, 중도저항성을 나타내는 계통이 17, 나머지 86계통은 모두 감수성으로 조사되었다. 국내 시판 고추품종은 거의 CMV-P1에 높은 감수성을 보이는 것으로 확인되는 반면, 외국 도입자원과 유전자원의 17.2%가 저항성이거나 중도저항성으로 확인되었다. 본 연구 결과로 확인된 저항성 고추는 CMV-P1 저항성 고추육종에 유용한 유전자원으로 이용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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