• 응용통계연구
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• 제29권6호
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• pp.1117-1128
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• 2016

고차원 유전체 자료를 사용하는 유전체 연관 분석에서는 벌점 우도함수 기반의 회귀계수 규제화 방법이 질병 및 표현형질에 영향을 주는 유전자를 발견하는데 많이 이용된다. 특히, 네트워크 기반의 규제화 방법은 유전체 연관성 연구에서의 유전체 경로나 신호 전달 경로와 같은 생물학적 네트워크 정보를 사용할 수 있으므로, Lasso나 Elastic-net과 같은 다른 규제화 방법들과 비교했을 경우 네트워크 기반의 규제화 방법이 보다 더 정확하게 관련 유전자들을 찾아낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 네트워크 기반의 규제화 방법은 그룹 구조를 갖고 있는 고차원 유전체 자료에는 적용시킬 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 실제 SNP 데이터와 DNA 메틸화 데이터처럼 대다수의 고차원 유전체 자료는 그룹 구조를 가지고 있으므로 본 논문에서는 이러한 그룹 구조를 가지고 있는 고차원 유전체 자료를 분석하고자 네트워크 기반의 규제화 방법에 주성분 분석(principal component analysis; PCA)과 부분 최소 자승법(partial least square; PLS)과 같은 차원 축소 방법을 결합시키는 새로운 분석 방법을 제안하고자 한다. 새롭게 제안한 분석 방법은 몇 가지의 모의실험을 통해 변수 선택의 우수성을 입증하였으며, 또한 152명의 정상인들과 123명의 난소암 환자들로 구성된 고차원 DNA 메틸화 자료 분석에도 사용하였다. DNA 메틸화 자료는 대략 20,000여개의 CpG sites가 12,770개의 유전자에 포함되어 있는 그룹 구조를 가지고 있으며 Illumina Innium uman Methylation27 BeadChip으로부터 생성되었다. 분석 결과 우리는 실제로 암에 연관된 몇 가지의 유전자를 발견할 수 있었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권6호
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• pp.772-779
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• 2013

Linkage disequilibrium (LD) plays an important role in genomic selection and mapping quantitative trait loci (QTL). In this study, the pattern of LD and effective population size ($N_e$) were investigated in Chinese beef Simmental cattle. A total of 640 bulls were genotyped with IlluminaBovinSNP50BeadChip and IlluminaBovinHDBeadChip. We estimated LD for each autosomal chromosome at the distance between two random SNPs of <0 to 25 kb, 25 to 50 kb, 50 to 100 kb, 100 to 500 kb, 0.5 to 1 Mb, 1 to 5 Mb and 5 to 10 Mb. The mean values of $r^2$ were 0.30, 0.16 and 0.08, when the separation between SNPs ranged from 0 to 25 kb to 50 to 100 kb and then to 0.5 to 1 Mb, respectively. The LD estimates decreased as the distance increased in SNP pairs, and increased with the increase of minor allelic frequency (MAF) and with the decrease of sample sizes. Estimates of effective population size for Chinese beef Simmental cattle decreased in the past generations and $N_e$ was 73 at five generations ago.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제30권7호
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• pp.957-966
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• 2017

Objective: To understand the dynamic structure, function, and influence on nutrient metabolism in hosts, it was crucial to assess the genetic potential of gut microbial community in yaks of different ages. Methods: The denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) profiles and Illumina-based metagenomic sequencing on colon contents of 15 semi-domestic yaks were investigated. Unweighted pairwise grouping method with mathematical averages (UPGMA) clustering and principal component analysis (PCA) were used to analyze the DGGE fingerprint. The Illumina sequences were assembled, predicted to genes and functionally annotated, and then classified by querying protein sequences of the genes against the Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) database. Results: Metagenomic sequencing showed that more than 85% of ribosomal RNA (rRNA) gene sequences belonged to the phylum Firmicutes and Bacteroidetes, indicating that the family Ruminococcaceae (46.5%), Rikenellaceae (11.3%), Lachnospiraceae (10.0%), and Bacteroidaceae (6.3%) were dominant gut microbes. Over 50% of non-rRNA gene sequences represented the metabolic pathways of amino acids (14.4%), proteins (12.3%), sugars (11.9%), nucleotides (6.8%), lipids (1.7%), xenobiotics (1.4%), coenzymes, and vitamins (3.6%). Gene functional classification showed that most of enzyme-coding genes were related to cellulose digestion and amino acids metabolic pathways. Conclusion: Yaks' age had a substantial effect on gut microbial composition. Comparative metagenomics of gut microbiota in 0.5-, 1.5-, and 2.5-year-old yaks revealed that the abundance of the class Clostridia, Bacteroidia, and Lentisphaeria, as well as the phylum Firmicutes, Bacteroidetes, Lentisphaerae, Tenericutes, and Cyanobacteria, varied more greatly during yaks' growth, especially in young animals (0.5 and 1.5 years old). Gut microbes, including Bacteroides, Clostridium, and Lentisphaeria, make a contribution to the energy metabolism and synthesis of amino acid, which are essential to the normal growth of yaks.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권6호
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• pp.976-986
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• 2018

Knowledge about the gut bacterial communities associated with insects is essential to understand their roles in the physiology of the host. In the present study, the gut bacterial communities of a laboratory-reared insecticide-susceptible (IS), and a field-collected insecticide-resistant (IR) population of a major rice pest, the brown planthopper Nilaparvata lugens, were evaluated. The deep-sequencing analysis of the V3 hypervariable region of the 16S rRNA gene was performed using Illumina and the sequence data were processed using QIIME. The toxicological bioassays showed that compared with the IS population, IR population exhibited 7.9-, 6.7-, 14.8-, and 18.7-fold resistance to acephate, imidacloprid, thiamethoxam, and buprofezin, respectively. The analysis of the alpha diversity indicated a higher bacterial diversity and richness associated with the IR population. The dominant phylum in the IS population was Proteobacteria (99.86%), whereas the IR population consisted of Firmicutes (46.06%), followed by Bacteroidetes (30.8%) and Proteobacteria (15.49%). Morganella, Weissella, and Enterococcus were among the genera shared between the two populations and might form the core bacteria associated with N. lugens. The taxonomic-to-phenotypic mapping revealed the presence of ammonia oxidizers, nitrogen fixers, sulfur oxidizers and reducers, xylan degraders, and aromatic hydrocarbon degraders in the metagenome of N. lugens. Interestingly, the IR population was found to be enriched with bacteria involved in detoxification functions. The results obtained in this study provide a basis for future studies elucidating the roles of the gut bacteria in the insecticide resistance-associated symbiotic relationship and on the design of novel strategies for the management of N. lugens.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권8호
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• pp.1195-1204
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• 2015

Increasing evidence suggests that gut microbiota underpin the development of health and longevity. However, our understanding of what influences the composition of this community of the longevous has not been adequately described. Therefore, illumina sequencing analysis was performed on the gut microbiota of centenarians (aged 100-108 years; RC) and younger elderlies (aged 85-99 years; RE) living in Bama County, Guangxi, China and the elderlies (aged 80-92 years; CE) living in Nanning City, Guangxi, China. In addition, their diet was monitored using a semiquantitative dietary questionary (FFQ 23). The results revealed the abundance of Roseburia and Escherichia was significantly greater, whereas that of Lactobacillus, Faecalibacterium, Parabacteroides, Butyricimonas, Coprococcus, Megamonas, Mitsuokella, Sutterella, and Akkermansia was significantly less in centenarians at the genus level. Both clustering analysis and UniFraq distance analysis showed structural segregation with age and diet among the three populations. Using partial least square discriminate analysis and redundancy analysis, we identified 33 and 34 operational taxonomic units (OTUs) as key OTUs that were significantly associated with age and diet, respectively. Age-related OTUs were characterized as Ruminococcaceae, Clostridiaceae, and Lachnospiraceae, and the former two were increased in the centenarians; diet-related OTUs were classified as Bacteroidales, Lachnospiraceae, and Ruminococcaceae. The former two were deceased, whereas the later one was increased, in the high-fiber diet. The age and high-fiber diet were concomitant with changes in the gut microbiota of centenarians, suggesting that age and high-fiber diet can establish a new structurally balanced architecture of gut microbiota that may benefit the health of centenarians.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권2호
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• pp.225-238
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• 2021

옥수수(Zea mays)와 톨페스큐(Festuca arundinacea) 근권 토양을 접종원으로 사용하여 농화배양을 통해 CH₄ 산화컨소시움과 N₂O 환원 컨소시움을 얻었다. Illumina MiSeq 염기서열 분석법으로 접종원과 컨소시움의 세균 군집 특성을 비교하였고, 컨소시움의 CH₄ 산화와 N₂O 환원 활성에 미치는 뿌리삼출물의 영향을 규명하였다. 접종원이 다름에도 불구하고 옥수수와 톨페스큐 유래 CH₄ 산화 컨소시움 사이의 유사성이 높았고, 2종의 N₂O 환원 컨소시움도 서로 유사성이 높았다. 2종의 CH₄ 산화 컨소시움에서 우점도가 높은 metanotrophs는 Methylosarcina, Methylococcus 및 Methylocystis이었다. 2 종의 N₂O 환원 컨소시움에서 대표적인 N₂O 환원 세균은 Cloacibacterium, Azonexus 및 Klebsiella이었다. 옥수수 근권 유래 N₂O 환원 컨소시움의 N₂O 환원 속도는 옥수수 뿌리삼출물 첨가에 의해 1.6배, 톨페스큐 유래 컨소시움의 N₂O 환원 속도는 톨페스큐 뿌리삼출물 첨가에 의해 2.7배 향상되었다. 그러나 CH₄ 산화 컨소시움의 활성은 뿌리삼출물 첨가에 의해 향상되지 않았다. 본 연구의 옥수수 및 톨페스큐 근권 유래 CH₄ 산화 및 N₂O 환원 컨소시움은 유류 오염 정화과정에서 non-CO₂ 온실가스배출을 저감하는데 활용 가능하다.

• 대한수혈학회지
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• 제29권3호
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• pp.310-319
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• 2018

배경: 최근 차세대염기서열분석법(Next Generation Sequencing: NGS)을 이용한 HLA 형별 분석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 HLA 고해상도 분석법의 내재적 한계인 위상 모호성의 문제를 해결하고, 대량 검체 처리가 가능한 NGS 기반 고해상도 HLA 형별 검사법을, 자체 기술로 개발하고자 본 연구를 실시하였다. 방법: HLA NGS를 위한 핵산 추출 조건, 라이브러리 제작 및 PCR 체계 확립, 그리고 생물정보학을 이용한 HLA 형별 분석법을 개발하였다. 본 기관에서 개발한 NGS 기반 HLA 형별 검사의 정확성을 알아보기 위해 SSOP법으로 HLA 형별을 알고 있는 192개 검체와 SBT법으로 HLA 형별을 알고 있는 28개 검체에 대해 NGS 기반으로 검사한 HLA-A, -B 그리고 -DR 형별 결과를 비교해 보았다. 결과: 두 단계의 PCR을 통한 DNA 라이브러리 제작과 MiSeq (Illumina Inc., San Diego, USA) 기기를 이용한 NGS 시퀸싱 그리고 데이터 분석 시스템을 구축하였다. 기존에 HLA 형별을 알고 있는 220개 혈액 검체에 대해 NGS 기반 HLA 형별검사 결과가 모두 일치함을 확인하였다. 결론: NSG 기반 HLA 형별 검사법은 많은 검체를 효율적인 시간 내에 처리가 가능하여 조혈모세포기증 희망자 HLA 검사 등에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.73-73
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• 2019

Angelica gigas Nakai (Korean danggui), a member of the Umbelliferae family, is a Korean traditional medicinal plant whose roots have been used for treating gynecological diseases. Transcriptomics is the study of the transcriptome, which is the complete set of RNA transcripts that are produced by the genome, using high-throughput methods, such as microarray analysis. In this study, transcriptome analysis of A.gigas Nakai was carried out. Transcriptome sequencing and assembly was carried out by using Illumina Hiseq 2500, Velvet and Oases. A total of 109,591,555 clean reads of A. gigas Nakai was obtained after trimming adaptors. The obtained reads were assembled with an average length of 1,154 bp, a maximum length of 13,166 bp, a minimum length of 200 pb, and N50 of 1,635 bp. Functional annotation and classification was performed using NCBI NR, InterprotScan, KOG, KEGG and GO. Candidate genes for phenylpropanoid biosynthesis were obtanied from A.gigas transcriptome and the genes and its proteins were confirmed through the NCBI homology BLAST searches, revealing high identity with other othologous genes and proteins from various plants pecies. In RNA sequencing analysis using an Illumina Next-Seq2500 sequencer, we identified a total 94,930 transcripts and annotated 71,281 transcripts, which provide basic information for further research in A.gigas Nakai. Our transcriptome data reveal that several differentially expressed genes related to flower color in A.gigas Nakai. The results of this research provide comprehensive information on the A.gigas Nakai genome and enhance our understanding of the flower color related gene pathways in this plant.

• 생명과학회지
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• 제33권1호
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• pp.64-72
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• 2023

심장 발생과정에 관여하는 주요 전사인자들의 기능에 대한 규명 등의 발전에도 불구하고 줄기 세포에서 매우 효율적인 심근 세포로의 분화를 촉진하는 새로운 생체 활성 분자를 찾는 것이 여전히 필요하다. 마우스배아줄기세포(mESC) 유래 심근세포의 Illumina 발현 마이크로어레이 데이터를 분석하였다. 미분화 mESCs와 비교하여 mESC 유래 심근세포에서 4배 이상 유전자 발현이 증가한 276개 유전자가 스크리닝되었다. Secreted phosphoprotein 2 (Spp2)는 후보물질 중 하나이며 bone morphogenetic protein 2 (BMP2)에 대한 슈도수용체로서 BMP2 신호 전달을 억제하는 것으로 알려져 있다. 그러나 심근 형성과의 연관성은 알려진 바 없다. 우리는 mESC 세포주인 TC-1/Kh2와 E14를 이용하여 기능성 심근세포로 분화하는 동안 Spp2 발현이 증가함을 검증하였다. 흥미롭게도, Spp2 분비는 배아체(embryoid body, EBs) 형성 후 3일차에 일시적으로 증가했는데, 이는 Spp2의 분비가 ESCs의 심근세포로의 분화에 관여함을 시사한다. Spp2의 기능을 분석하기 위해, 우리는 BMP2를 처리하면 분화 경로를 근모세포에서 골모세포로 전환되는 특성을 가진 C2C12 마우스 근모세포 세포주를 사용하여 실험을 수행하였다. mESCs의 분화와 유사하게, Spp2의 전사는 C2C12 근모세포가 근관으로 분화됨에 따라 증가하였다. 특히, 분화 초기 단계에서 Spp2의 세포외 분비가 극적으로 증가하였다. 또한, Spp2-Flag 재조합 단백질로 처리하면 C2C12 근모세포의 근관으로의 분화가 촉진되었다. 종합하면, ESCs를 심근 세포로 분화시키는 새로운 생체 활성 단백질로 Spp2를 제안한다. 이것은 심근형성의 분자 경로를 이해하고 허혈성 심장질환에 대한 줄기세포 요법의 실험적 또는 임상적 발전을 촉진하는 역할을 할 것으로 기대한다.

• 생명과학회지
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• 제33권8호
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• pp.623-631
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• 2023

본 연구는 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 사용하여 벤자리의 microsatellite 마커를 개발하고, 개발한 마커를 사용하여 벤자리 집단의 유전학적 특성을 분석하기 위해 수행되었다. 차세대 염기서열 분석 장비인 Illumina Hiseq X ten을 사용하여 총 402,244,934개의 read들을 얻어 assembly를 실행한 결과, 전체의 약 0.33%에 해당하는 1,320,995개의 read들이 assembly 되었으며, 이 read들의 총 길이는 705,613,658 bp로 확인되었다. 크기가 640 bp 이상이 되는 contig는 952,326개로 나타났으며, 이 중 microsatellite 영역을 포함하는 contig를 151개(0.016%)로 1차 선별하고, PCR 증폭 여부를 통해 microsatellite 후보 34개를 2차로 선별하였다. 그 중 벤자리 집단의 마커로서 유용한 15개의 microsatellite 마커를 최종 선택하였다. 새로 개발한 15개의 microsatellite 마커를 사용하여 벤자리 집단을 대상으로 분석한 결과, 관찰된 유효 대립유전자 수(N_A)는 평균 12(6~25)로 나타났다. 평균 관측치 이형접합도(H_O)와 평균 기대치 이형접합도(H_E)는 각각 0.750(0.530-0.873)와 0.793 (0.647-0.895)으로 나타냈으며, 이는 해산어의 평균 값인 0.79와 유사한 수치를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발한 15개의 microsatellite 마커는 벤자리 집단의 유전학적 특성 분석에 유용할 것으로 사료된다.