• 생명과학회지
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• 제29권9호
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• pp.1047-1054
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• 2019

이동성 유전인자는 인간 유전체의 45%를 차지하며 기능성 유전자 내부로 자유롭게 들어갈 수 있다. 이들은 진화과정에서 중복현상으로 다수의 복사수로 생성되며, 생물종다양성 및 계통유전체학 분야에 기여한다. 이동성 유전인자의 대부분은 메틸화 또는 아세틸화 현상과 같은 후성유전학적 조절에 의해 제어된다. 다양한 생물종은 그들만의 고유의 이동성 유전인자를 가지고 있으며, 일반적으로 DNA트란스포존과 레트로트란스포존으로 나뉜다. 레트로트란스포존은 LTR의 유무에 따라 다시 HERV와 LINE으로 구분된다. 이동성 유전인자는 프로모터, 인핸서, 엑손화, 재배열 및 선택적 스플라이싱과 같은 다양한 생물학적 기능을 수행한다. 또한 이들은 유전체의 불안정성을 야기시켜 다양한 질병을 유발하기도 한다. 따라서, 암과 같은 질병을 진단하는 바이오 마커로 사용될 수 있다. 최근, 이동성 유전인자는 miRNA를 만들어 내는 것으로 밝혀졌으며, 이러한 miRNA는 타겟 유전자의 seed 영역에 결합함으로서 mRNA의 분해 및 번역을 억제하는 역할을 수행한다. 이동성 유전인자 유래의 miRNA는 기능성 유전자의 발현에 큰 영향을 미친다. 다양한 생물종과 조직에서 서로 다른 miRNA의 비교 분석 연구는 생물학적 기능과 관련하여 진화학과 계통학 영역에서 흥미 있는 연구 분야라 할 수 있겠다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제40권
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• pp.387-411
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• 2007

고대 DNA분석은 인류학, 고고학, 생물학자뿐만 아니라 대중의 관심사가 될 정도로 점차 중요성이 강조되고 있다. 고고학자와 생물학자는 인류의 기원과 집단의 이주, 민족의 형성 그리고 고대인의 질병과 매장문화를 규명하는데 있어 고대 DNA분석을 접목하고 있으며, 이미 멸종된 동물의 계통진화학적인 연구에도 이를 활용하고 있다. 고대 DNA분석의 새로운 전기가 마련된 계기는 고대 시료에서 추출되는 미량의 DNA 증폭을 가능하게 한 종합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction, PGR)법이 개발되면서였다. 그러나 고대 DNA는 탈아미노화나 절편화 등의 분자 손상 정도가 심한데 이것은 PCR에서 중합효소의 정확한 DNA 증폭을 방해하는 요인으로 작용한다. 시토신이 탈아미노화되어 우라실을 형성하는 것은 DNA의 염기치환오류를 일으킬 수 있으며, 이런 현상은 증폭 과정에서 고유의 염기서열에 대한 고정치환($C{\rightarrow}T$, $G{\rightarrow}A$)을 유도하게 된다. 또한 대부분의 고대시료는 외부 오염물에 노출되어 있는데, 특히 외부 DNA의 오염은 고대 DNA의 염기서열을 결정함에 있어서 부정확한 결과를 도출시키는 심각한 문제를 초래하곤 한다. 이와 같이 고대 시료는 오랜 기간 동안 자연 분해과정과 다양한 오염물질에 노출되어 있어 그 훼손 정도가 심한 것이 일반적이다. 고대 DNA 연구에 있어서 많은 생화학적 손상과 외부 DNA의 오염을 극복하기 위해서는 보통의 분자생물학적인 방법과 기준보다 더욱더 엄격한 검증 절차에 의하여 연구가 진행되어야 하며, 연구 결과의 신뢰성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 글에서는 고대 DNA의 손상과 오염물질에 의한 부정확한 염기서열결정과 오류를 보정하고 예방할 수 있는 연구 기준과 실험적 절차를 설명하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제30권12호
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• pp.1063-1069
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• 2020

본 연구는 형태학적으로는 식별이 어려운 재래종인 붕어(Carassius auratus)와 일본 도입종인 떡붕어(C. cuvieri)의 분자 수준에서 유전적 차이와 계통 유연관계를 규명하기 위해 수행되었다. 이를 위해 충남 예당호에서 서식하고 있는 두 붕어종을 포획하여 DNA를 각각 분리한 CYTB 유전자 서열을 결정하여 비교 분석 하였으며, NCBI Genbank 데이터베이스에서 확보 가능한 중국, 일본, 러시아의 붕어속 담수어와도 유전적 차이와 계통 유연관계를 조사하였다. 붕어와 떡붕어가 계통분류학적인 위치에서 각각 차이나는 phylogroup을 형성하였다. 집단 내 염기서열 다양성은 떡붕어가 붕어보다 낮은 수준을 보였고 집단 간 유전적 차이는 중국 북부 붕어와 한국 붕어 간에 유의적 차이를 검출 할 수 없었는데, 이는 두 집단이 공통조상으로 비롯된 것으로 추측 해 볼 수 있다. 일본 떡붕어와 한국 떡붕어 간에 집단 간 유의적인 유전적 차이가 검출 되지 않았는데 이는 1970년대 일본 떡붕어가 국내 담수계에 인위적으로 도입되어 현재까지 서식하기 때문으로 사료된다. 이 두 경우를 제외하고는 중국, 한국, 일본에 서식하고 있는 붕어속 집단 간에 유의적 유전적 차이가 검출되었다. 본 연구의 결과는 붕어와 떡붕어가 형태학적으로는 유사하지만 유전적으로는 유의적 차이가 있는 별개의 담수어 자원으로서 구별되며, 유전적 다양성의 유지 및 보존을 위한 과학적 근거로서 활용 될 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Veterinary Science
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• 제21권4호
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• pp.65.1-65.13
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• 2020

Background: Aleutian mink disease virus (AMDV) causes major economic losses in fur-bearing animal production. The control of most AMDV outbreaks is complex due to the difficulties of establishing the source of infection based only on the available on-farm epidemiological data. In this sense, phylogenetic analysis of the strains present in a farm may help elucidate the origin of the infection and improve the control and biosecurity measures. Objectives: This study had the following aims: characterize the AMDV strains from most outbreaks produced at Spanish farms between 2012-2019 at the molecular level, and assess the utility of the combined use of molecular and epidemiological data to track the possible routes of infection. Methods: Thirty-seven strains from 17 farms were partially sequenced for the NS1 and VP2 genes and analyzed phylogenetically with other strains described worldwide. Results: Spanish AMDV strains are clustered in four major clades that generally show a good geographical correlation, confirming that most had been established in Spain a long time ago. The combined study of phylogenetic results and epidemiological information of each farm suggests that most of the AMDV outbreaks since 2012 had been produced by within-farm reservoirs, while a few of them may have been due to the introduction of the virus through international trade. Conclusions: The combination of phylogenetic inference, together with epidemiological data, helps assess the possible origin of AMDV infections in mink farms and improving the control and prevention of this disease.

• The Plant Pathology Journal
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• 제38권5호
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• pp.541-549
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• 2022

Potato late blight caused by Phytophthora infestans is a destructive disease in Korea. To elucidate the genomic variation of the mitochondrial (mt) genome, we assembled its complete mt genome and compared its sequence among different haplotypes. The mt genome sequences of four Korean P. infestans isolates were revealed by Illumina HiSeq. The size of the circular mt genome of the four major genotypes, KR_1_A1, KR_2_A2, SIB-1, and US-11, was 39,872, 39,836, 39,872, and 39,840 bp, respectively. All genotypes contained the same 61 genes in the same order, comprising two RNA-encoding genes, 16 ribosomal genes, 25 transfer RNA, 17 genes encoding electron transport and ATP synthesis, 11 open reading frames of unknown function, and one protein import-related gene, tatC. The coding region comprised 91% of the genome, and GC content was 22.3%. The haplotypes were further analyzed based on sequence polymorphism at two hypervariable regions (HVRi), carrying a 2 kb insertion/deletion sequence, and HVRii, carrying 36 bp variable number tandem repeats (VNTRs). All four genotypes carried the 2 kb insertion/deletion sequence in HVRi, whereas HVRii had two VNTRs in KR_1_A1 and SIB-1 but three VNTRs in US-11 and KR_2_A2. Minimal spanning network and phylogenetic analysis based on 5,814 bp of mtDNA sequences from five loci, KR_1_A1 and SIB-1 were classified as IIa-6 haplotype, and isolates KR_1_A2 and US-11 as haplotypes IIa-5 and IIb-2, respectively. mtDNA sequences of KR_1_A1 and SIB-1 shared 100% sequence identity, and both were 99.9% similar to those of KR_2_A2 and US-11.

• 한국작물학회지
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• 제42권6호
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• pp.790-799
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• 1997

각 게놈형간의 근연관계 및 배수체종의 게놈분석에 관한 새로운 접근을 시도하고자, Aegilops 19종 및 재배밀(T. aestivum)을 공시하여 AFLP 분석을 실시하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1. AFLPs를 이용한 Aegilops종들간 근연관계를 분석한 결과, 7개의 primer 조합에서 총 207개의 다형 band를 조사하였으며 조합당 평균 다형 band수는 29.8개 이었다. 2. 각 게놈간 유연관계로 보아 Ae. heldreichii ($M^h$) 는 Ae. comosa (M)와 Ae. uniaristate(N)의 중간위치의 게놈으로 나타났고, UM게놈을 가진 4배체종의 M게놈 공여종으로 판단되었다. 그리고 Ae. squarrosa는 재배밀의 D게놈 공여종임을 확인하였다. 3. 6배체성 Ae. triaristate(UMN)는 4배체성 Ae. triaristate(UM)보다는 Ae. columnaris(UM)와 더 근연인 것으로 나타났다. 그리고 Ae. ventricosa(DN)은 U게놈이 N게놈보다 더 근연인 것으로 나타났다. 4. AFLPs에 의한 군집형성은 5개의 군집으로 구분되었고 이는 기본적으로 Gihara의 Section군과 일치하였고, 다양성분석, 게놈분석 등에 보다 효율적인 것으로 평가되었다.

• 식물분류학회지
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• 제53권1호
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• pp.32-37
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• 2023

Spiraea prunifolia f. simpliciflora Nakai is a perennial shrub widely used for horticultural and medicinal purposes. We simultaneously obtained the complete plastid genome (plastome) and nuclear ribosomal gene transcription units, 45S nuclear ribosomal DNA (nrDNA) and 5S nrDNA of S. prunifolia f. simpliciflora, using Illumina short-read data. The plastome is 155,984 bp in length with a canonical quadripartite structure consisting of 84,417 bp of a large single-copy region, 18,887 bp of a short single-copy region, and 26,340 bp of two inverted repeat regions. Overall, a total of 113 genes (79 protein-coding genes, 30 tRNAs, and four rRNAs) were annotated in the plastome. The 45S nrDNA transcription unit is 5,848 bp in length: 1,809 bp, 161 bp, and 3,397 bp for 18S, 5.8S, and 26S, respectively, and 261 bp and 220 bp for internal transcribed spacer (ITS) 1 and ITS 2 regions, respectively. The 5S nrDNA unit is 512 bp, including 121 bp of 5S rRNA and 391 bp of intergenic spacer regions. Phylogenetic analyses showed that the genus Spiraea was monophyletic and sister to the clade of Sibiraea angustata, Petrophytum caespitosum and Kelseya uniflora. Within the genus Spiraea, the sections Calospira and Spiraea were monophyletic, but the sect. Glomerati was nested within the sect. Chamaedryon. In the sect. Glomerati, S. prunifolia f. simpliciflora formed a subclade with S. media, and the subclade was sister to S. thunbergii and S. mongolica. The close relationship between S. prunifolia f. simpliciflora and S. media was also supported by the nrDNA phylogeny, indicating that the plastome and nrDNA sequences assembled in this study belong to the genus Spiraea. The newly reported complete plastome and nrDNA transcription unit sequences of S. prunifolia f. simpliciflora provide useful information for further phylogenetic and evolutionary studies of the genus Spiraea, as well as the family Rosaceae.

• 생태와환경
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• 제56권2호
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• pp.140-150
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• 2023

깔따구류 유충(Chironomidae larvae)은 저서성대형무척추동물로 수질 및 환경오염 생물 모니터링에 중요한 지표생물이다. 본 연구에서는 2022년 7월에서 9월 동안 한강의 다양한 수계에서 서식하는 깔따구류 유충을 채집하여 형태적 동정 및 유전자 계통 분석을 실시하였다. 20개 지점에서 총 3아과 18속 32종의 깔따구류 유충이 출현하였으며, 반지깔따구속에 속하는 1개 종이 6개 지점에서 우점하였다. 깔따구류 유충을 분류하는 데 이용하는 몸통, 두부, 하순기절, 촉각 등을 관찰하여 특징을 Pictorial key로 제시하였고, 유전자 계통분석 결과 3개 아과가 명확하게 구분되었으며, 속 수준에서도 구분이 되었다. 이러한 결과들은 깔따구류 유충 동정에 도움이 될 것이고, 수질 조사 및 관리에 기초적인 자료로 활용할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권10호
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• pp.1292-1298
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• 2023

PAMB 00755^T, a bacterial strain, was isolated from Korean fir leaves. The strain exhibits yellow colonies and consists of Gram-negative, non-motile, short rods or ovoid-shaped cells. It displays optimal growth conditions at 20℃, 0% NaCl, and pH 6.0. Results of 16S rRNA gene-based phylogenetic analyses showed that strain PAMB 00755^T was most closely related to Sphingomonas chungangi MAH-6^T (97.7%) and Sphingomonas polyaromaticivorans B2-7^T (97.4%), and ≤96.5% sequence similarity to other members of the genus Sphingomonas. The values of average nucleotide identity (79.9-81.3%), average amino acid identity (73.3-75.9%), and digital DNA-DNA hybridization (73.3-75.9%) were significantly lower than the threshold values for species boundaries; these overall genome-related indexes (OGRI) analyses indicated that the strain represents a novel species. Genomic analysis revealed that the strain has a 4.4-Mbp genome encoding 4,083 functional genes, while the DNA G+C content of the whole genome is 66.1%. The genome of strain PAMB 00755^T showed a putative carotenoid biosynthetic cluster responsible for its antioxidant activity. The respiratory quinone was identified as ubiquinone 10 (Q-10), while the major fatty acids in the profile were identified as C_18:1ω7c and/or C_18:1ω6c (summed feature 8). The major polar lipids of strain PAMB 00755^T were diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine, sphingoglycolipid, and phosphatidylcholine. Based on a comprehensive analysis of genomic, phenotypic, and chemotaxonomic characteristics, we proposed the name Sphingomonas abietis sp. nov. for this novel species, with PAMB 00755^T as the type strain (= KCTC 92781^T = GDMCC 1.3779^T).

• 한국균학회소식:학술대회논문집
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• 한국균학회 2014년도 춘계학술대회 및 임시총회
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• pp.27-28
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• 2014

Beauveria bassiana (Cordycipitaceae, Hypocreales, Ascomycota) is an anamorphic fungus having a potential to be used as a biological control agent because it parasitizes a wide range of arthropod hosts including termites, aphids, beetles and many other insects. A number of bioactive secondary metabolites (SMs) have been isolated from B. bassiana and functionally verified. Among them, beauvericin and bassianolide are cyclic depsipeptides with antibiotic and insecticidal effects belonging to the enniatin family. Non-ribosomal peptide synthetases (NRPSs) play a crucial role in the synthesis of these secondary metabolites. NRPSs are modularly organized multienzyme complexes in which each module is responsible for the elongation of proteinogenic and non-protein amino acids, as well as carboxyl and hydroxyacids. A minimum of three domains are necessary for one NRPS elongation module: an adenylation (A) domain for substrate recognition and activation; a tholation (T) domain that tethers the growing peptide chain and the incoming aminoacyl unit; and a condensation (C) domain to catalyze peptide bond formation. Some of the optional domains include epimerization (E), heterocyclization (Cy) and oxidation (Ox) domains, which may modify the enzyme-bound precursors or intermediates. In the present study, we analyzed genomes of B. bassiana and its allied species in Hypocreales to verify the distribution of NRPS-encoding genes involving biosynthesis of beauvericin and bassianolide, and to unveil the evolutionary processes of the gene clusters. Initially, we retrieved completely or partially assembled genomic sequences of fungal species belonging to Hypocreales from public databases. SM biosynthesizing genes were predicted from the selected genomes using antiSMASH program. Adenylation (A) domains were extracted from the predicted NRPS, NRPS-like and NRPS-PKS hybrid genes, and used them to construct a phylogenetic tree. Based on the preliminary results of SM biosynthetic gene prediction in B. bassiana, we analyzed the conserved gene orders of beauvericin and bassianolide biosynthetic gene clusters among the hypocrealean fungi. Reciprocal best blast hit (RBH) approach was performed to identify the regions orthologous to the biosynthetic gene cluster in the selected fungal genomes. A clear recombination pattern was recognized in the inferred A-domain tree in which A-domains in the 1st and 2nd modules of beauvericin and bassianolide synthetases were grouped in CYCLO and EAS clades, respectively, suggesting that two modules of each synthetase have evolved independently. In addition, inferred topologies were congruent with the species phylogeny of Cordycipitaceae, indicating that the gene fusion event have occurred before the species divergence. Beauvericin and bassianolide synthetases turned out to possess identical domain organization as C-A-T-C-A-NM-T-T-C. We also predicted precursors of beauvericin and bassianolide synthetases based on the extracted signature residues in A-domain core motifs. The result showed that the A-domains in the 1st module of both synthetases select D-2-hydroxyisovalerate (D-Hiv), while A-domains in the 2nd modules specifically activate L-phenylalanine (Phe) in beauvericin synthetase and leucine (Leu) in bassianolide synthetase. antiSMASH ver. 2.0 predicted 15 genes in the beauvericin biosynthetic gene cluster of the B. bassiana genome dispersed across a total length of approximately 50kb. The beauvericin biosynthetic gene cluster contains beauvericin synthetase as well as kivr gene encoding NADPH-dependent ketoisovalerate reductase which is necessary to convert 2-ketoisovalarate to D-Hiv and a gene encoding a putative Gal4-like transcriptional regulator. Our syntenic comparison showed that species in Cordycipitaceae have almost conserved beauvericin biosynthetic gene cluster although the gene order and direction were sometimes variable. It is intriguing that there is no region orthologous to beauvericin synthetase gene in Cordyceps militaris genome. It is likely that beauvericin synthetase was present in common ancestor of Cordycipitaceae but selective gene loss has occurred in several species including C. militaris. Putative bassianolide biosynthetic gene cluster consisted of 16 genes including bassianolide synthetase, cytochrome P450 monooxygenase, and putative Gal4-like transcriptional regulator genes. Our synteny analysis found that only B. bassiana possessed a bassianolide synthetase gene among the studied fungi. This result is consistent with the groupings in A-domain tree in which bassianolide synthetase gene found in B. bassiana was not grouped with NRPS genes predicted in other species. We hypothesized that bassianolide biosynthesizing cluster genes in B. bassiana are possibly acquired by horizontal gene transfer (HGT) from distantly related fungi. The present study showed that B. bassiana is the only species capable of producing both beauvericin and bassianolide. This property led to B. bassiana infect multiple hosts and to be a potential biological control agent against agricultural pests.