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The Influence of the Nucleotide Sequences of Random Shine-Dalgarno and Spacer Region on Bovine Growth Hormone Gene Expression

  • Paik Soon-Young;Ra Kyung Soo;Cho Hoon Sik;Koo Kwang Bon;Baik Hyung Suk;Lee Myung Chul;Yun Jong Won;Choi Jang Won
    • Journal of Microbiology
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    • 제44권1호
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    • pp.64-71
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    • 2006
  • To investigate the effects of the nucleotide sequences in Shine-Dalgarno (SD) and the spacer region (SD-ATG) on bovine growth hormone (bGH) gene expression, the expression vectors under the control of the T7 promoter (pT7-7 vector) were constructed using bGH derivatives (bGH1 & bGH14) which have different 5'-coding regions and were induced in E. coli BL21 (DE3). Oligonucleotides containing random SD sequences and a spacer region were chemically synthesized and the distance between the SD region and the initiation codon were fixed to nine bases in length. The oligonucleotides were annealed and fused to the bGH1 and bGH14 cDNA, respectively. When the bGH gene was induced with IPTG in E. coli BL21(DE3), some clones containing only bGH14 cDNA produced considerable levels of bGH in the range of $6.9\%\;to\;8.5\%$ of total cell proteins by SDS-PAGE and Western blot. Otherwise, the bGH was not detected in any clones with bGH1 cDNA. Accordingly, the nucleotide sequences of SD and the spacer region affect on bGH expression indicates that the sequences sufficiently destabilize the mRNA secondary structure of the bGH14 gene. When the free energy was calculated from the transcription initiation site to the +51 nucleotide of bGH cDNA using a program of nucleic acid folding and hybridization prediction, the constructs with values below -26.3 kcal/mole (toward minus direction) were not expressed. The constructs with the original sequence of bGH cDNA also did not show any expression, regardless of the free energy values. Thus, the disruption of the mRNA secondary structure may be a major factor regulating bGH expression in the translation initiation process. Accordingly, the first stem-loop among two secondary structures present in the 5'-end region of the bGH gene should be disrupted for the effective expression of bGH.

Bacillus megaterium에서 발견된 Penicillin G Acylse 유전자의 염기서열과 그 효소의 특성 (Nucleotide Sequence of the Penicillin G Acylase Gene from Bacillus megaterium and Characteristics of the Enzyme)

  • 강주현;김성재;박용춘;황영;유욱준;김영창
    • 미생물학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.215-221
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    • 1994
  • Bacillus megaterium ATCC 14945의 penicillin G acylase 유전자의 염기배열을 결정하였다. 이 유전자에는 2,406 염기쌍으로 이루어진 하나의 open reading frame이 존재하는데, 개시코돈의 5' 위쪽에서 Shine-Dalgarno 배열과 promoter로 여겨지는 부분을 발견하였으며, 종결코돈의 3' 아래쪽에서 rho-independent한 전사종결체와 dby사한 구조를 발견하였다. 염기배열로부터 폴리펩티드의 아미노산 배열을 유추하였다. 이 폴리펩티드의 분자량은 91,983 Da이었으며, 아미노 말단 부이에 signal sequence가 존재하였다. 이 아미노산 배열을 여러 다른 penicillin G acylase의 아미노산 배열과 비교하고 분리 정제한 효소를 SDS-polyacrylamide gel 전기영동으로 분석한 결과로부터 이 효소는 92kDa의 전구체로 해독된 후 processing 과정을 거쳐 각각 25kDa과 61kDa의 ${\alpha}$-, ${\beta}$-단위체로 구성됨을 알 수 있었다.

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사람의 세포질 Superoxide Dismutase 유전자의 클로닝과 대장균내에서의 대량발현에 관한 연구 (Molecular Cloning and High-Level Expression of Human Cytoplasmic Superoxide Dismutase Gene in Escherichia coli)

  • 이우길;김영호;양중익;노현모
    • 미생물학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.91-97
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    • 1990
  • 생체내의 유해산소를 제거하는 superoxide dismutase (superoxide : superoxide oxidoreductase E.C.1.15.1.1) 중 세포질내에서 그 활성을 지니는 인체의 세포질 superoxide dismuta~ie (SODl) 유전자를 사람의 간 cDNA library로부터 동위원소로 표지된 oligonucleotide probe를 이용, in situ plaque hybridization 방법으로 선별 분리하여 내장균 벡터로 클로닝하였다. 이 클론은 SOD1 유전자의 5"L"TR과 3’UTR을 포함한 1.6 kb 정도의 cDNA였다 SOD1 구조유전자만을 선택적으로 분리하기 위해서 ATG를 포함하는 sense strand primer와 3’UTR 부위의 antisense strand primer를 이용하여 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction) 방법을 써서 SOD1 구조유전자 부위만을 선택적으로 증폭시켰다. Taq DNA polymerase에 의해 증폭된 DNA를 벡터 pUCl9의 multiple cloning site (MCS) 내의 Hinc II 위치에 넣였으며 이 insert DNA를 M13 mp19으로 옮겨 dideoxy chain termination 방법으로 sequenase를 사용하여 염기서열을 결정하였다. 클론닝된 cDNA는 153개의 아미노산을 포함하고 있는 하나의 open reading frame (ORF)을 가셨다. 중합효소연쇄반응에 의해 이때 증폭된 SOD1 구조유전자를 $\lambda P_{L}$ 프로모터를 포함하고 있는 발현 벡터 pUPL에 옮긴 후 대장균에서 대량으로 발현시켰다. 이때 발현된 단백질 SOD1은 고유의 효소활성을 가지고 있었다.

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가족성 저칼륨성 주기성 마비 1예 (An Arg1239His mutation of the CACNL1A3 gene in a Korean family with hypokalemic periodic paralysis)

  • 여채영;김영옥;김명규;김지윤;조영국;;우영종
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제51권7호
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    • pp.771-774
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    • 2008
  • 가족성 저칼륨성 주기성 마비는 골격근에 존재하는 ion channel의 장애로 인해 저칼륨혈증과 연관되어 나타나는 주기성 이완성 마비를 보이는 드문 유전 질환이다. 이 질환의 발생에 관여하는 유전자로는 골격근육의 1q31-32 염색체에 위치하는 칼슘 채널과 나트륨 채널의 alpha subunit을 encoding하는 CACNA1S gene과 SCN4A gene이 밝혀져 있다. 국내에서도 소아의 가족성 저칼륨성 주기성 마비가 수 예 보고된 바 있지만, 유전자 분석을 통해 변이가 확인된 예는 드물다. 이에 우리는 CACNA1S의 Arg1239His 변이에 의한 저칼륨성 주기성 마비로 진단된 12세 환아의 증례를 보고하는 바이다. 이 변이는 현재까지 알려진 CACNA1S의 변이 중 비교적 흔한 것으로 알려져 있으나, 국내에서는 보고된 바가 없다. 저자들은 경구 acetazolamide와 칼륨 복용, 유발인자를 회피할 것을 교육함으로써 이 환아를 치료했으며, 현재 환아는 주기성 마비의 빈도와 중증도의 개선을 보이며 삶의 질 역시 향상되었다.

Thermus thermophilus HJ6 유래 내열성 DNA Polymerase의 유전자 클로닝 및 발현 (Gene Cloning and Expression of Thermostable DNA Polymerase from Thermus thermophilus HJ6)

  • 서민호;김부경;곽평화;김한우;김연희;남수완;전숭종
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.17-23
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    • 2009
  • PCR법을 이용하여 Thermus thermophilus HJ6 유래 DNA polymerase(Tod) 유전자를 클로닝하고 염기서열을 분석한 결과, ORF는 2,505개의 뉴클레오타이드로 구성되고 834개의 아미노산을 암호화하였다. 아마노산 서열을 바탕으로 상동성을 분석한 결과, Thermus thermophilus HB8 유래 DNA polymerase와 98%, Thermus aquaticus 유래 DNA polymorase와 86%의 identity를 나타내었다. 이 유전자를 박테리오파지 $\lambda$ 유래 온도감수성 프로모터(PR, PL)를 포함하는 pJLA503 벡터를 이용하여 대장균에서 발현하였다. 발현된 효소는 열처리, $HiTrap^{TM}$ Q column과 $HiPrep^{TM}$ Sephacryl S-200 HR 26/60 columun으로 정제하여 94 kDa의 단백질을 얻을 수 있었다. 정제된 효소의 DNA 중합 활성에 대한 최적온도는 $75{\sim}80^{\circ}C$이고 최적 pH가 9.0이었다. $Mg^{2+}$ and $Mn^{2+}$에 대한 최적 농도는 각각 2.5mM과 1mM이었고 효소활성은 2가 양이온의 존재 하에서는 활성화 되지만 1가양이온에서는 저 해되었다. Tod DNA 중합효소를 이용한 PCR 실험결과, Tod DNA 중합효소는 DNA 증폭 및 PCR 관련 기술에 응용 가능할 것으로 생각된다.

Discrepancy between in vitro and in vivo Effect of $G{\alpha}_s$ Gene Mutation on the mRNA Expression of TRH Receptor

  • Park, Seung-Joon;Yang, In-Myung;Yim, Sung-Vin;Chung, Joo-Ho;Jung, Jee-Chang;Ko, Kye-Chang;Kim, Young-Seol;Choi, Young-Kil
    • The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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    • 제2권1호
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    • pp.101-108
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    • 1998
  • We investigated the effect of ${\alpha}-subunit$ of the stimulatory GTP-binding protein ($G{\alpha}_s$) gene mutation on the expression of the thyrotropin-releasing hormone (TRH) receptor (TRH-R) gene in GH3 cells and in growth hormone (GH)-secreting adenomas of acromegalic patients. In the presence of cyclohexicmide, forskolin and isobutylmethylxanthine, cholera toxin, and GH-releasing hormone (GHRH) decreased rat TRH-R (rTRH-R) gene expression by about 39%, 43.7%, and 46.7%, respectively. Transient expression of a vector expressing mutant-type $G{\alpha}_s$ decreased the rTRH-R gene expression by about 50% at 24 h of transfection, whereas a wild-type $G{\alpha}_s$ expression vector did not. The transcript of human TRH-R (hTRH-R) gene was detected in 6 of 8 (75%) tumors. Three of them (50%) showed the paradoxical GH response to TRH and the other three patients did not show the response. The relative expression of hTRH-R mRNA in the tumors from patients with the paradoxical response of GH to TRH did not differ from that in the tumors from patients without the paradoxical response. Direct PCR sequencing of $G{\alpha}_s$ gene disclosed a mutant allele and a normal allele only at codon 201 in 4 of 8 tumors. The paradoxical response to TRH was observed in 2 of 4 patients without the mutation, and 2 of 4 patients with the mutation. The hTRH-R gene expression of pituitaty adenomsa did not differ between the tumors without the mutation and those with mutation. The present study suggests that the expression of TRH-R gene is not likely to be a main determinant for the paradoxical response of GH to TRH, and that $G{\alpha}_s$ mutation may suppress the gene expression of TRH-R in GH-secreting adenoma. However, a certain predisposing factor(s) may play an important role in determining the expression of TRH-R.

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Prevalence of Aflatoxin Induced p53 Mutation at Codon 249 (R249s) in Hepatocellular Carcinoma Patients with and without Hepatitis B Surface Antigen (HBsAg)

  • Chittmittrapap, Salyavit;Chieochansin, Thaweesak;Chaiteerakij, Roongruedee;Treeprasertsuk, Sombat;Klaikaew, Naruemon;Tangkijvanich, Pisit;Komolmit, Piyawat;Poovorawan, Yong
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제14권12호
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    • pp.7675-7679
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    • 2013
  • Background: A missense mutation in exon 7 (R249S) of the p53 tumor suppressor gene is characteristic of aflatoxin B1 (AFB1) exposure. AFB1 is believed to have a synergistic effect on hepatitis virus B (HBV) carcinogenesis. However, results of studies comparing R249S prevalence among patients are conflicting. The aim of this study was to determine the prevalence of the R249S mutation in hepatocellular carcinoma (HCC) patients with or without positive HBsAg. Materials and Methods: Paraffin embedded liver tissues were obtained from 124 HCC patients who underwent liver resection and liver biopsy in King Chulalongkorn Memorial Hospital. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) was utilized to detect the R249S mutation. Positive results were confirmed by direct sequencing. Results: Sixty four (52%) patients were positive for HBsAg and 18 (15%) were anti-HCV positive. 12 specimens tested positive by RFLP. Ten HCC patients (8.1%) were confirmed to be R249S positive by Sanger sequencing (AGG to AGT). Out of these 10, six were HBsAg positive, and out of the remaining 4, two were anti-HCV positive. The R249S prevalence among HCC patients with positive HBsAg was 9.4% compared to 6.7% for HBsAg negative samples. Patients with the R249S mutation were younger ($55{\pm}10$ vs $60{\pm}13$ year-old) and tended to have a more advanced Edmonson-Steiner grade of HCC, although differences did not reach statistical significance. Conclusions: Our study shows moderate prevalence of aflatoxin B1-related p53 mutation (R249S) in HCC with or without HBsAg. HBsAg positive status was not associated with R249S prevalence.

물달개비의 Acetolactate synthase (ALS) 유전자의 특성과 Sulfonylurea 제초제 저항성과 관련 돌연변의 분자생물학적 접근 (Characterization of the Acetolactate synthase (ALS) gene and Molecular Assay of Mutations Associated with Sulfonylurea Herbicide Resistance of Monochoria vaginalis)

  • 박태선;박홍규;구본일;김영두;고재권;이인용;박재읍
    • 농약과학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.290-297
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    • 2009
  • 본 연구는 한국에서 발생하고 있는 설포닐우레아계 제초제 저항성 및 감수성 물달개비의 ALS 염기서열 분석에 의한 ALS 유전자의 특성과 제초제 저항성 메카니즘을 구명하기 위하여 실시하였다. 감수성 및 저항성 두 계통의 biotype에서 815개의 염기서열을 분석하였다. 분석된 염기서열에서 감수성 biotype으로부터 4개 clone, 저항성 계통으로부터 15개 clone, 총 19개의 clone들을 크게 4 group으로 분류할 수 있었다. 첫 번째 group은 저항성 및 감수성 biotype의 ALS 유전자 염기서열이 차이가 없었으며, 두 번째 그룹은 아미노산 197번째의 proline이 DNA의 점돌연변이(point mutation)에 의해 serine으로 변화된 부분이다. 세 번째 group은 6곳에서 점돌연변이에 의한 아미노산치환이 발생하였으며, 네 번째 group는 첫 번째 group과 세 번째 group 중간적 특성으로 3곳에서 염기서열 점돌연변이에 의해 아미노산 치환이 있었다. 따라서 하나의 물달개비 식물체에서 여러 가지 형태의 ALS 유전자가 존재할 수 있으며, 물달개비 저항성 biotype의 ALS 유전자는 Domain A 부분에 있는 아미노산 197번째 proline이 염기서열 변화에 의해 serine으로 돌연변이 되었다.

Uncoupling Protein 3 in the Rainbow Trout, Oncorhynchus mykiss Sequence, Splicing Variants, and Association with the AvaIII SINE element

  • Kim, Soon-Hag;Choi, Cheol-Young;Hwang, Joo-Yeon;Kim, Young-Youl;Park, Chan;Oh, Berm-Seok;Kimm, Ku-Chan;Scott A. Gahr;Sohn, Young-Chang
    • 한국양식학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.1-7
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    • 2004
  • A rainbow trout uncoupling protein 3 (UCP3) cDNA clone, encoding a 310 amino acid protein, was cloned and sequenced from a liver cDNA library. Two different splice variants designated UCP3-vl and UCP3-v2, were identified through liver cDNA library screening using rainbow trout UCP3 cDNA clone as a probe. UCP3-vl has 3 insertions in the UCP3 cDNA: the first insertion (133 bp), the second (141 bp), and the third (370 bp) were located 126 bp, 334 bp and 532 bp downstream from the start codon, respectively. UCP3-v2 contained a single insertion, identical in sequence and location to the second insertion of UCP3-vl. UCP3, a mitochondrial protein, functions to modulate the efficiency of oxidative phosphorylation. UCP3 has been detected from heart, testis, spinal cord, eye, retina, colon, muscle, brown adipose tissue and white adipose tissue in mammalian animals. Human and rodent UCP3s are highly expressed in skeletal muscle and brown adipose tissue, while they show weak expression of UCP3 in heart and white adipose tissue. In contrast to mammalian studies, RT-PCR and Southern blot analysis of the rainbow trout demonstrated that UCP3 is strongly expressed in liver and heart. UCP3, UCP3-vl, and UCP3-v2 all contain an Ava III short interspersed element (SINE), located in the 3'untraslated region (UTR). PCR using primers from the Ava III SINE and the UCP3 3'UTR region indicates that the UCP3 cDNA is structurally conserved among salmonids and that these primers may be useful for salmonid species genotyping.

묵납자루 (Acheilognathus signifer; Cyprinidae) metallothionein 유전자의 클로닝 및 특징 분석 (Molecular Characterization of Metallothionein Gene of the Korean Bitterling Acheilognathus signifer (Cyprinidae))

  • 이상윤;방인철;남윤권
    • 한국어류학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.10-20
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    • 2011
  • 한반도 고유종인 묵납자루(Acheilognathus signifer)로부터 metallothionein(MT) 유전자를 분리하고 그 유전자 구조와 발현 특징을 분석하였다. 묵납자루 MT cDNA는 20개의 시스테인(cysteines)을 포함한 60개의 아미노산을 암호화하고 있었고, 이들 시스테인 잔기들의 위치는 잉어목 어류에서 잘 보전되어 있었다. 묵납자루 MT 유전자는 3개의 exon과 2개의 intron으로 구성되어 있었으며 intron영역은 A/T조성 빈도가 높았다. 생물정보 분석법을 통해 묵납자루 MT 유전자의 프로모터 영역은 중금속 조절 빛 스트레스/면역관련 조절에 관련한 다양한 전사 조절인자들의 부착 위치들이 보유하고 있는 것으로 예측되었다. Real-time RT-PCR 분석법을 이용한 묵납자루 MT mRNA의 조직 별 발현 수준을 조사한 결과, 난소와 장 조직에서의 발현 수준이 가장 높았으며 성장과 근욕 조직에서의 발현 수준이 가장 낮은 것으로 확인되었다. 구리를 이용한 중금속 노출 실험(구리 농도 $0.5\;{\mu}M$을 이용, 48 시간 동안 침지 처리)을 통하여 간 조직에서 MT mRNA 발현이 가장 많이 유도되었고(3.5배 이상), 비장, 신장 및 아가미에서도 유의적인 발현양의 증가(1.5~2.5배)가 관찰되었다. 그러나 뇌 및 장 조직에서는 MT 발현양의 변화가 없었다. 본 연구 결과는 향후 멸종위기 고유종인 묵납자루의 중금속 관련 스트레스 연구에 유용한 기초 자료를 제공할 수 있으리라 기대된다.