• ALGAE
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• 제29권3호
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• pp.203-215
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• 2014

As global warming continues over the coming century, marine organisms will experience a warmer, more acidic ocean. Although these stressors may behave antagonistically or synergistically and will impact organisms both directly (i.e., physiologically) and indirectly (i.e., through altered species interactions), few studies have examined the complexities of these effects in combination. To address these uncertainties, we examined the independent and combined effects of elevated temperature and $pCO_2$ on the physiology of the adult sporophyte stage of giant kelp, Macrocystis pyrifera, and the grazing of the purple sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. While elevating $pCO_2$ alone had no effect on M. pyrifera growth or photosynthetic carbon uptake, elevating temperature alone resulted in a significant reduction in both. However, when M. pyrifera was grown under elevated temperature and $pCO_2$ together, growth and photosynthetic carbon uptake significantly increased relative to ambient conditions, suggesting an interaction of these factors on photosynthetic physiology. S. purpuratus held under future conditions generally exhibited reduced growth, and smaller gonads than urchins held under present-day conditions. However, urchins fed kelp grown under future conditions showed higher growth rates, partially ameliorating this effect. Feeding rates were variable over the course of the experiment, with only the first feeding rate experiment showing significantly lower rates for urchins held under future conditions. Together, these data suggest that M. pyrifera may benefit physiologically from a warmer, more acidic (i.e., higher $pCO_2$) ocean while S. purpuratus will likely be impacted negatively. Given that kelp-urchin interactions can be important to kelp forest structure, changes to either of these populations may have serious consequences for many coastal environments.

• BMB Reports
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• 제29권5호
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• pp.474-480
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• 1996

We present a study of evolutionary changes in expression of actin genes among closely related sea urchin species that exhibit different modes of early development. For this purpose, polyclonal antisera raised against peptides from the carboxyl terminus of the HeCyI cytoskeletal actin of Heliocidaris erythrogramma were used. H. erythrogramma is a direct developing sea urchin that proceeds from embryonic to adult stages without an intervening feeding larval stage. Expression patterns of the CyI actin isoform were compared with those of Heliocidaris tuberculata and to a related sea urchin Strongylocentrotus purpuratus, which both produce a feeding pluteus larval stage. The CyI actin of all three species is expressed in the same cell types. However, its expression patterns have been changed with reorganization of early cell lineage differentiation, which is apparent among the three species. Thus. evolutionary changes in CyI actin gene expression patterns are correlated with not only phylogenetic relationship, but developmental mode. The implication of this observation is that evolutionary changes in expression patterns of histospecific genes may underlie the emergence of novel developmental processes.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권4호
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• pp.249-256
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• 2009

구조적으로 estrogen 수용체(estrogen receptor, ER)와 유사한 estrogen receptor-related receptor(ERR)는 포유동물에서 배발생 후기에 외배엽 형성과 관련되어 있다고 알려진 고아핵수용체(orphan nuclear receptor)이다. ERR은 ER과 DNA binding domain의 보존성은 유사하지만, ligand 결합 및 전사 활성은 다르다. 포유동물의 ERR에 관한 연구에 비하여 해양 무척추동물의 ERR에 대한 기능 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 우리나라 동해안에 주로 서식하는 둥근성게(Strongylocentrotus nudus) ERR의 초기 발생기 유전자 발현 변화와 전사 활성 기능을 조사하기 위해 먼저 polymerase chain reaction(PCR)을 이용하여 cDNA를 동정하였다. 둥근성게 ERR은 S. purpuratus와 91%의 높은 상동성을 보였으며, 계통수 분석을 통해 무척추동물 ERR의 clade에 포함되는 것을 알았다. 둥근성게 배발생 시기에 ERR 유전자 발현을 알아보기 위하여 real-time PCR을 실시한 결과, 4~64세포기와 유생기에 mRNA level이 높은 경향을 나타내었다. 또한 호르몬 및 co-regulator에 의한 둥근성게 ERR의 전사 활성을 조사한 결과, 호르몬에 의한 특이성은 확인되지 않았지만, peroxisome proliferator activated receptor-(PPAR) $\gamma$ coactivator $1\alpha$(PGC-$1\alpha$)가 둥근성게 ERR의 coactivator임을 입증할 수 있었다. 이 연구 결과는 향후 새로운 ligand 발굴과 coregulator와 의 상호작용 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권2호
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• pp.157-168
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• 2000

우리나라 동해안에 서식하는 새치성게(Strongylocentrotus intermedius)는 둥근성게과(Strongylocentrotidae)에 속하는 냉수성 해양 무척추동물이다. 둥근성게과에는 현재 9종의 성게가 속해 있으나, 아직 종간의 분류 기준, 계통 분류학적 유연관계, 진화과정 등이 잘 밝혀져 있지 않다. 본 연구는 유전자 염기서열이라는 분자형질을 이용하여 새치성게의 종 분류기준을 확립하고 이 종의 계통진화 및 분화 시기를 파악하고자 수행되었다. 이를 위하여 변화율이 빠르고 모계로만 유전되는 특성을 가진 미토콘드리아의 한 유전자인 cytochrome c oxidase subunit I(COI)을 분석하였다. 새치성게의 생식소에서 DNA를 추출하고 중합효소연쇄반응으로 COI 유전자 단편을 선택적으로 증폭하였으며, 클로닝과 시퀀싱 과정을 거쳐 COI 유전자의 단편 1077개 염기쌍 순서(염기서열)를 확정하였다. 이 염기서열과 유전자 데이터베이스(GenBank)에 들어있는 다른 성게 및 해삼, 불가사리의 유전자를 비교하고 그 분자 계통수를 작성함으로써 새치성게의 진화과정을 분석하였다. COI 유전자 계통수는 새치성게가 태평양 동쪽 연안에 서식하는 S. purpuratus와 계통적으로 자매군(sister species)의 관계에 있음을 보였다. 두 종의 분화 시기는 계통수 상 분지의 길이와 화석연대를 고려하여 산출했을 때 지구 온도의 변동이 심했던 약 890만년 전으로 추정되었다. 태평양의 동안과 서안으로 분리된 두 종의 현재 분포와 종분화 시기의 지구 환경조건은 두 종간의 분화가 환경변화에 따른 개체군의 지리적 분리(vicariance)에 의한 것임을 시사해 준다. 한편, 새치성게의 COI 유전자염기서열은 이 종을 대표하는 분자형질로서 둥근성게과의 성게들을 서로 구분할 수 있는 종분류의 기준이 될 것이다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2008년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.35 No.1 (C)
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• pp.217-221
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• 2008

생명공학 기술의 발달로 지놈 프로젝트를 통해 인간 초파리 등 여러 종의 유전체 정보가 밝혀 졌다. 그러나 Post-Genome 연구에 있어서 매우 중요한 생물체인 멍게(Ciona intestinalis)와 성게(Strongylocentrotus purpuratus)의 유전체 서열은 현재 공개되어 있으나 염기서열의 연속성(continuity)에는 심각한 문제점이 존재하고 있다. 이들은 염기서열에 변이가 많은 다염기변이 유전체(polymorphic genomes)로 그 특성이 반영되지 않은 전통적인 Whole Genome Shotgun Sequencing(WGSS)방법을 사용였기 때문이다. 이와 같은 다염기변이 유전체 서열 분석은 시스템 생물학이나 비교 유전체학 등의 후발 연구에 기초가 되므로 매우 중요하다. 본 논문에서는 다염기변이 유전체에 대해 알아보고 서열 조립 알고리즘의 기본이 되는 서열 정렬 툴들 중 가장 많이 사용되는 FASTA, BLAST, BLAT에 대해 분석하여 봄으로써 다염기변이 유전체에 적합한 서열 조립 전략 수립을 위해 고려해야 하는 사항들을 논의해 본다.