Suyeon Kang;Thi Hao Vu;Jubi Heo;Chaeeun Kim;Hyun S. Lillehoj;Yeong Ho Hong
Journal of Veterinary Science
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제24권5호
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pp.73.1-73.16
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2023
Background: Highly pathogenic avian influenza virus (HPAIV) is considered a global threat to both human health and the poultry industry. MicroRNAs (miRNA) can modulate the immune system by affecting gene expression patterns in HPAIV-infected chickens. Objectives: To gain further insights into the role of miRNAs in immune responses against H5N1 infection, as well as the development of strategies for breeding disease-resistant chickens, we characterized miRNA expression patterns in tracheal tissues from H5N1-infected Ri chickens. Methods: miRNAs expression was analyzed from two H5N1-infected Ri chicken lines using small RNA sequencing. The target genes of differentially expressed (DE) miRNAs were predicted using miRDB. Gene Ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis were then conducted. Furthermore, using quantitative real-time polymerase chain reaction, we validated the expression levels of DE miRNAs (miR-22-3p, miR-146b-3p, miR27b-3p, miR-128-3p, miR-2188-5p, miR-451, miR-205a, miR-203a, miR-21-3p, and miR-200a3p) from all comparisons and their immune-related target genes. Results: A total of 53 miRNAs were significantly expressed in the infection samples of the resistant compared to the susceptible line. Network analyses between the DE miRNAs and target genes revealed that DE miRNAs may regulate the expression of target genes involved in the transforming growth factor-beta, mitogen-activated protein kinase, and Toll-like receptor signaling pathways, all of which are related to influenza A virus progression. Conclusions: Collectively, our results provided novel insights into the miRNA expression patterns of tracheal tissues from H5N1-infected Ri chickens. More importantly, our findings offer insights into the relationship between miRNA and immune-related target genes and the role of miRNA in HPAIV infections in chickens.
Joo Hee Jeong;Suk-Kyu Oh;Yun Gi Kim;Yun Young Choi;Hyoung Seok Lee;Jaemin Shim;Yae Min Park;Jun-Hyung Kim;Yong-Seog Oh;Nam-Ho Kim;Hui-Nam Pak;Young Keun On;Hyung Wook Park;Gyo-Seung Hwang;Dae-Kyeong Kim;Young-Ah Park;Hyoung-Seob Park;Yongkeun Cho;Seil Oh;Jong-Il Choi;Young-Hoon Kim
Korean Circulation Journal
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제53권10호
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pp.693-707
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2023
Background and Objectives: Inherited arrhythmia (IA) is a more common cause of sudden cardiac death in Asian population, but little is known about the genetic background of Asian IA probands. We aimed to investigate the clinical characteristics and analyze the genetic underpinnings of IA in a Korean cohort. Methods: This study was conducted in a multicenter cohort of the Korean IA Registry from 2014 to 2017. Genetic testing was performed using a next-generation sequencing panel including 174 causative genes of cardiovascular disease. Results: Among the 265 IA probands, idiopathic ventricular fibrillation (IVF) and Brugada Syndrome (BrS) was the most prevalent diseases (96 and 95 cases respectively), followed by long QT syndrome (LQTS, n=54). Two-hundred-sixteen probands underwent genetic testing, and 69 probands (31.9%) were detected with genetic variant, with yield of pathogenic or likely pathogenic variant as 6.4%. Left ventricular ejection fraction was significantly lower in genotype positive probands (54.7±11.3 vs. 59.3±9.2%, p=0.005). IVF probands showed highest yield of positive genotype (54.0%), followed by LQTS (23.8%), and BrS (19.5%). Conclusions: There were significant differences in clinical characteristics and genetic yields among BrS, LQTS, and IVF. Genetic testing did not provide better yield for BrS and LQTS. On the other hand, in IVF, genetic testing using multiple gene panel might enable the molecular diagnosis of concealed genotype, which may alter future clinical diagnosis and management strategies.
Jing Zhang;Chunping Zhao;Min Yao;Jing Qi;Ya Tan;Kaizhi Shi;Jing Wang;Sixuan Zhou;Zhixin Li
Journal of Animal Science and Technology
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제66권4호
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pp.663-681
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2024
Co-infection with porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) and Haemophilus parasuis (HPS) has severely restricted the healthy development of pig breeding. Exploring disease resistance of non-coding RNAs in pigs co-infected with PRRSV and HPS is therefore critical to complement and elucidate the molecular mechanisms of disease resistance in Kele piglets and to innovate the use of local pig germplasm resources in China. RNA-seq of lungs from Kele piglets with single-infection of PRRSV or HPS and co-infection of both pathogens was performed. Two hundred and twenty-five differentially expressed long non-coding RNAs (DElncRNAs) and 30 DEmicroRNAs (DEmiRNAs) were identified and characterized in the PRRSV and HPS co-infection (PRRSV-HPS) group. Compared with the single-infection groups, 146 unique DElncRNAs, 17 unique DEmiRNAs, and 206 target differentially expressed genes (DEGs) were identified in the PRRSV-HPS group. The expression patterns of 20 DEmiRNAs and DElncRNAs confirmed by real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) were consistent with those determined by high-throughput sequencing. In the PRRSV-HPS group, the target DEGs were enriched in eight immune Gene Ontology terms relating to two unique DEmiRNAs and 16 DElncRNAs, and the unique target DEGs participated the host immune response to pathogens infection by affecting 15 immune-related Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment pathways. Notably, competitive endogenous RNA (ceRNA) networks of different groups were constructed, and the ssc-miR-671-5p miRNA was validated as a potential regulatory factor to regulate DTX4 and AEBP1 genes to achieve innate antiviral effects and inhibit pulmonary fibrosis by dual-luciferase reporter assays. These results provided insight into further study on the molecular mechanisms of resistance to PRRSV and HPS co-infection in Kele piglets.
Kim, Bo-Ra;Shin, Jiwon;Guevarra, Robin B.;Lee, Jun Hyung;Kim, Doo Wan;Seol, Kuk-Hwan;Lee, Ju-Hoon;Kim, Hyeun Bum;Isaacson, Richard E.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권12호
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pp.2089-2093
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2017
The past decades have been a golden era during which great tasks were accomplished in the field of microbiology, including food microbiology. In the past, culture-dependent methods have been the primary choice to investigate bacterial diversity. However, using culturein-dependent high-throughput sequencing of 16S rRNA genes has greatly facilitated studies exploring the microbial compositions and dynamics associated with health and diseases. These culture-independent DNA-based studies generate large-scale data sets that describe the microbial composition of a certain niche. Consequently, understanding microbial diversity becomes of greater importance when investigating the composition, function, and dynamics of the microbiota associated with health and diseases. Even though there is no general agreement on which diversity index is the best to use, diversity indices have been used to compare the diversity among samples and between treatments with controls. Tools such as the Shannon-Weaver index and Simpson index can be used to describe population diversity in samples. The purpose of this review is to explain the principles of diversity indices, such as Shannon-Weaver and Simpson, to aid general microbiologists in better understanding bacterial communities. In this review, important questions concerning microbial diversity are addressed. Information from this review should facilitate evidence-based strategies to explore microbial communities.
In this study, effects of nitrogen (N) and phosphorus (P) starvation on the cell growth and fatty acid (FA) production of newly isolated freshwater microalgae were investigated. The microalgae were identified as Chlorella sp. and Parachlorella sp. through 18S rRNA sequencing. Optimal culture temperature and light intensity were investigated using a high-throughput photobioreator, and the result was validated in 0.5 L bubble column photobioreactors using BG-11 without NaNO3 and/or K2HPO4. Under nutrient starvation conditions, total FA contents of the microalgae were significantly changed rather than FA composition. Starvation of both N and P was most effective for increasing FA contents in Parachlorella sp (24.4±0.1%) whereas highest FA contents (42.6±1.8%) was achieved when only P was starved in Chlorella sp. among tested conditions. These results suggest an effective strategy for increasing FA production from microalgae using appropriate nutrient starvation.
Kim, Jungman;Guevarra, Robin B.;Nguyen, Son G.;Lee, Ji-Hoon;Jeong, Dong Kee;Unno, Tatsuya
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제26권5호
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pp.876-882
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2016
Tylosin has been used as a livestock feed additive and antibiotic growth promoter for many years. However, the mode of action by which tylosin enhances animal growth is unclear. We used high-throughput sequencing of 16S rRNA genes to investigate the effects of tylosin as a feed additive on swine gut microbiota. No significant difference in the rate of weight increase was observed between control and tylosin-treated pigs during a 10-week feeding trial. However, tylosin-treated pigs showed rapid increases in the relative abundance of the phylum Firmicutes. Increases in Firmicutes species are associated with (so-called) obese-type gut microbiota. The abundance of species of four families of the phylum Firmicutes (Streptococcaceae, Peptococcaceae, Peptostreptococcaceae, and Clostridiaceae) correlated positively with host weight gain. The abundance of Streptococcaceae family bacteria was least affected by tylosin treatment. Distribution analysis of operational taxonomic units (OTUs) showed that both control and tylosin-treated pigs exhibited similar OTU alterations during growth. However, the tylosin-treated group showed distinctive alterations in gut microbiota when the host weighed approximately 60 kg, whereas similar alterations occurred at around 80 kg in the control group. Our results suggest that use of tylosin accelerates maturation of swine gut microbiota rather than altering its composition.
The rational utilization of crop straw as a raw material for natural gas production is of economic significance. In order to increase the efficiency of biogas production from agricultural straw, seasonal restrictions must be overcome. Therefore, the potential for biogas production via anaerobic straw digestion was assessed by exposing fresh, silage, and dry yellow corn straw to cow dung liquid extract as a nitrogen source. The characteristics of anaerobic corn straw digestion were comprehensively evaluated by measuring the pH, gas production, chemical oxygen demand, methane production, and volatile fatty acid content, as well as applying a modified Gompertz model and high-throughput sequencing technology to the resident microbial community. The efficiency of biogas production from fresh straw (433.8 ml/g) was higher than that of production from straw silage and dry yellow straw (46.55 ml/g and 68.75 ml/g, respectively). The cumulative biogas production from fresh straw, silage straw, and dry yellow straw was 365 l-1 g-1 VS, 322 l-1 g-1 VS, and 304 l-1 g-1 VS, respectively, whereas cumulative methane production was 1,426.33%, 1,351.35%, and 1,286.14%, respectively, and potential biogas production was 470.06 ml-1 g-1 VS, 461.73 ml-1 g-1 VS, and 451.76 ml-1 g-1 VS, respectively. Microbial community analysis showed that the corn straw was mainly metabolized by acetate-utilizing methanogens, with Methanosaeta as the dominant archaeal community. These findings provide important guidance to the biogas industry and farmers with respect to rational and efficient utilization of crop straw resources as material for biogas production.
Two typical microbial communities from Chinese rice wine fermentation collected in Yichang city and Suzhou city in China were investigated. Both communities could ferment glutinous rice to rice wine in 2 days. The sugar and ethanol contents were 198.67 and 14.47 mg/g, respectively, for rice wine from Yichang city, and 292.50 and 12.31 mg/g, respectively, for rice wine from Suzhou city. Acetic acid and lactic acid were the most abundant organic acids. Abundant fungi and bacteria were detected in both communities by high-throughput sequencing. Saccharomycopsis fibuligera and Rhizopus oryzae were the dominant fungi in rice wine from Suzhou city, compared with R. oryzae, Wickerhamomyces anomalus, Saccharomyces cerevisiae, Mucor indicus, and Rhizopus microsporus in rice wine from Yichang city. Bacterial diversity was greater than fungal diversity in both communities. Citrobacter was the most abundant genus. Furthermore, Exiguobacterium, Aeromonas, Acinetobacter, Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, and Lactococcus were highly abundant in both communities.
Kim, Dong-Myung;Choi, Cha-Yong;Ahn, Jin-Ho;Kim, Tae-Wan;Kim, Nam-Young;Oh, In-Suk;Park, Chang-Gil
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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제11권3호
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pp.235-239
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2006
Due to recent advances in genome sequencing, there has been a dramatic increase in the quantity of genetic information, which has lead to an even greater demand for a faster, more parallel expression system. Therefore, interest in cell-free protein synthesis, as an alternative method for high-throughput gene expression, has been revived. In contrast to in vivo gene expression methods, cell-free protein synthesis provides a completely open system for direct access to the reaction conditions. We have developed an efficient cell-free protein synthesis system by optimizing the energy source and S30 extract. Under the optimized conditions, approximately $650{\mu}g/mL$ of protein was produced after 2h of incubation, with the developed system further modified for the efficient expression of PCR-amplified DNA. When the concentrations of DNA, magnesium, and amino acids were optimized for the production of PCR-based cell-free protein synthesis, the protein yield was comparable to that from the plasmid template.
As the completion of genome sequencing, large collection of expression data and the great efforts in annotating plant genomes, the next challenge is to systematically assign functions to all predicted genes in the genome. Functional genome analysis of plants has entered the high-throughput stage. The generations and collections of mutants at the genome-wide level form technological platform of functional genomics. However, to identify the exact function of unknown genes it is necessary to understand each gene's role in the complex orchestration of all gene activities in the plant cell. Gene function analysis therefore necessitates the analysis of temporal and spatial gene expression patterns. The most conclusive information about changes in gene expression levels can be gained from analysis of the varying qualitative and quantitative changes of messenger RNAs, proteins and metabolites. New technologies have been developed to allow fast and highly parallel measurements of these constituents of the cell that make up gene activity. We have reviewed currently employed technologies to identify unknown functions of predicted genes including map-based cloning, insertional mutagenesis, reverse genetics, chemical mutagenesis, microarray analysis, FOX-hunting system, gene silencing mutagenesis, proteomics and chemical genomics. Recent improvements in technologies for functional genomics enable whole-genome functional analysis, and thus open new avenues for studies of the regulations and functions of unknown genes in plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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