In livestock industry, there is growing interest in methods to increase the production efficiency of livestock to address food shortages, given the increasing global population. With the advancements in gene engineering technology, it is a valuable tool and has been intensively utilized in research specifically focused on human disease. In historically, this technology has been used with livestock to create human disease models or to produce recombinant proteins from their byproducts. However, in recent years, utilizing gene editing technology, cattle with identified genes related to productivity can be edited, thereby enhancing productivity in response to climate change or specific disease instead of producing recombinant proteins. Furthermore, with the advancement in the efficiency of gene editing, it has become possible to edit multiple genes simultaneously. This cattle breed improvement has been achieved by discovering the genes through the comprehensive analysis of the entire genome of cattle. The cattle industry has been able to address gene bottlenecks that were previously impossible through conventional breeding systems. This review concludes that gene editing is necessary to expand the cattle industry, improving productivity in the future. Additionally, the enhancement of cattle through gene editing is expected to contribute to addressing environmental challenges associated with the cattle industry. Further research and development in gene editing, coupled with genomic analysis technologies, will significantly contribute to solving issues that conventional breeding systems have not been able to address.
Objective: Average daily gain (ADG) is an important target trait of pig breeding programs. We aimed to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) and genomic regions that are associated with ADG in the Duroc pig population. Methods: We performed a genome-wide association study involving 390 Duroc boars and by using the PorcineSNP60K Beadchip and two linear models. Results: After quality control, we detected 3,5971 SNPs, which included seven SNPs that are significantly associated with the ADG of pigs. We identified six quantitative trait loci (QTL) regions for ADG. These QTLs included four previously reported QTLs on Sus scrofa chromosome (SSC) 1, SSC5, SSC9, and SSC13, as well as two novel QTLs on SSC6 and SSC16. In addition, we selected six candidate genes (general transcription factor 3C polypeptide 5, high mobility group AT-hook 2, nicotinamide phosphoribosyltransferase, oligodendrocyte transcription factor 1, pleckstrin homology and RhoGEF domain containing G4B, and ENSSSCG00000031548) associated with ADG on the basis of their physiological roles and positional information. These candidate genes are involved in skeletal muscle cell differentiation, diet-induced obesity, and nervous system development. Conclusion: This study contributes to the identification of the casual mutation that underlies QTLs associated with ADG and to future pig breeding programs based on marker-assisted selection. Further studies are needed to elucidate the role of the identified candidate genes in the physiological processes involved in ADG regulation.
Ma, Yuechao;Chen, Qixin;Cui, Yi;Du, Lihong;Shi, Tuo;Xu, Qingyang;Ma, Qian;Xie, Xixian;Chen, Ning
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.28
no.11
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pp.1916-1927
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2018
Corynebacterium glutamicum is an excellent platform for the production of amino acids, and is widely used in the fermentation industry. Most industrial strains are traditionally obtained by repeated processes of random mutation and selection, but the genotype of these strains is often unclear owing to the absence of genomic information. As such, it is difficult to improve the growth and amino acid production of these strains via metabolic engineering. In this study, we generated a complete genome map of an industrial L-valine-producing strain, C. glutamicum XV. In order to establish the relationship between genotypes and physiological characteristics, a comparative genomic analysis was performed to explore the core genome, structural variations, and gene mutations referring to an industrial L-leucine-producing strain, C. glutamicum CP, and the widely used C. glutamicum ATCC 13032. The results indicate that a 36,349 bp repeat sequence in the CP genome contained an additional copy each of lrp and brnFE genes, which benefited the export of L-leucine. However, in XV, the kgd and panB genes were disrupted by nucleotide insertion, which increase the availability of precursors to synthesize L-valine. Moreover, the specific amino acid substitutions in key enzymes increased their activities. Additionally, a novel strategy is proposed to remodel central carbon metabolism and reduce pyruvate consumption without having a negative impact on cell growth by introducing the CP-derived mutant $H^+$/citrate symporter. These results further our understanding regarding the metabolic networks in these strains and help to elucidate the influence of different genotypes on these processes.
Park, Young-Kyu;Kang, Tae-Wook;Baek, Su-Jin;Kim, Kwon-Il;Kim, Seon-Young;Lee, Do-Heon;Kim, Yong-Sung
Genomics & Informatics
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v.10
no.1
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pp.33-39
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2012
High-throughput genomic technologies (HGTs), including next-generation DNA sequencing (NGS), microarray, and serial analysis of gene expression (SAGE), have become effective experimental tools for cancer genomics to identify cancer-associated somatic genomic alterations and genes. The main hurdle in cancer genomics is to identify the real causative mutations or genes out of many candidates from an HGT-based cancer genomic analysis. One useful approach is to refer to known cancer genes and associated information. The list of known cancer genes can be used to determine candidates of cancer driver mutations, while cancer gene-related information, including gene expression, protein-protein interaction, and pathways, can be useful for scoring novel candidates. Some cancer gene or mutation databases exist for this purpose, but few specialized tools exist for an automated analysis of a long gene list from an HGT-based cancer genomic analysis. This report presents a new web-accessible bioinformatic tool, called CaGe, a cancer genome annotation system for the assessment of candidates of cancer genes from HGT-based cancer genomics. The tool provides users with information on cancer-related genes, mutations, pathways, and associated annotations through annotation and browsing functions. With this tool, researchers can classify their candidate genes from cancer genome studies into either previously reported or novel categories of cancer genes and gain insight into underlying carcinogenic mechanisms through a pathway analysis. We show the usefulness of CaGe by assessing its performance in annotating somatic mutations from a published small cell lung cancer study.
Objective: Genome-wide association study and two meta-analysis based on GWAS performed to explore the genetic mechanism underlying variation in pig number born alive (NBA) and total number born (TNB). Methods: Single trait GWAS and two meta-analysis (single-trait meta analysis and multi-trait meta analysis) were used in our study for NBA and TNB on 3,121 Yorkshires from 4 populations, including three different American Yorkshire populations (n = 2,247) and one British Yorkshire populations (n = 874). Results: The result of single trait GWAS showed that no significant associated single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified. Using single-trait meta analysis and multi-trait meta analysis within populations, 11 significant loci were identified associated with target traits. Spindlin 1, vascular endothelial growth factor A, forkhead box Q1, msh homeobox 1, and LHFPL tetraspan submily member 3 are five functionally plausible candidate genes for NBA and TNB. Compared to the single population GWAS, single-trait Meta analysis can improve the detection power to identify SNPs by integrating information of multiple populations. The multiple-trait analysis reduced the power to detect trait-specific loci but enhanced the power to identify the common loci across traits. Conclusion: In total, our findings identified novel genes to be validated as candidates for NBA and TNB in pigs. Also, it enabled us to enlarge population size by including multiple populations with different genetic backgrounds and increase the power of GWAS by using meta analysis.
Lee, Ji Yun;Lee, Yu Mi;Kim, Mi Jin;Choi, Je Yong;Park, Eui Kyun;Kim, Shin Yoon;Lee, Sam Poong;Yang, Jae Sup;Kim, Dong Sun
Molecules and Cells
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v.22
no.2
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pp.182-188
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2006
Dlx5 and Osx are master regulatory proteins essential for initiating the cascade leading to osteoblast differentiation in mammals, but the mechanism of osteoblast-specific expression is not fully understood. DNA methylation at CpG sequences is involved in tissue and cell type-specific gene expression. We investigated the methylation status of Dlx5 and Osx in osteogenic and nonosteogenic cell lines by methylationspecific PCR (MSP). The CpG dinucleotides of the Dlx5 and Osx promoter regions were unmethylated in osteogenic cell lines transcribing these genes but methylated in nonosteogenic cell lines. Treatment of C2C12 cells with 5-AzadC induced dose- and timedependent expression of Dlx5 and Osx mRNA by demethylating the corresponding promoters. Furthermore the mRNAs for the osteoblast markers ALP and OC, which were undetectable in untreated cells, gradually increased after 5-AzadC treatment. In addition, BMP-2 stimulation induced Dlx5 expression by hypomethylating its promoter. These findings suggest that DNA methylation plays an important role in cell type-specific expression of Dlx5 and Osx.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.2
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pp.315-320
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2008
Nowadays, a lot of related data obtained from these research could be given a new present meaning to accomplish the original purpose of the whole research as a human genome project. In such a thread, construction of gene expression analysis system and a basis rank analysis system is being watched newly. Recently, being identified fact that particular sub-class of tumor be related with particular chromosome, microarray started to be used in diagnosis field by doing cancer classification and predication based on gene expression information. In this thesis, we used cDNA microarrays of 3840 genes obtained from neuronal differentiation experiment of cortical stem cells on white mouse with cancer, created system that can extract informative gene list through normalization separately and proposed combination method for selecting more significant genes. And possibility of proposed system and method is verified through experiment. That result is that PC-ED combination represent 98.74% accurate and 0.04% MSE, which show that it improve classification performance than case to experiment after generating gene list using single similarity scale.
Park, Chung Youl;Kim, Jeong-Sun;Lee, Hong Kyu;Oh, Jonghee;Lim, Seungmo;Moon, Jae Sun;Lee, Su-Heon
Research in Plant Disease
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v.24
no.4
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pp.276-284
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2018
In 2010, foliar symptoms were observed in the paprika leaves in Jinju city, Korea. Beet western yellows virus (BWYV) was identified in paprika by using the large-scale oligonucleotide chip assay. To investigate the occurrence of BWYV, a survey was performed on various crops, including paprika, from 2011 to 2014. Further, the presence of BWYV was consistently verified through literature survey from 2015 to 2017. BWYV infection has been identified in Solanaceae crops (bell pepper, hot pepper, and paprika), various weeds, and green peach aphids and it occurs on a nationwide scale. Cultivation using organic methods involved natural enemies and showed a high BWYV infection rate, which was more than that for conventional cultivation methods in greenhouse. The complete genome sequence of BWYV isolated from paprika was determined for the first time. The genome of the BWYV-Korea isolate consists of 5750 nucleotides and has six open reading frames. Sequence identity results showed maximum similarity between the BWYV-Korea isolate and the BWYV LS isolate (identity > 90%). This study is the first report of BWYV infecting paprika in Korea. The survey revealed that BWYV is naturalized in the domestic ecology of Korea.
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
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2005.09a
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pp.118-123
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2005
With the increasing availability of mammalian genome sequences it became possible to use large scale phylogenetic analysis in order to locate potentially functional regions. In this paper we describe a new probabilistic method for the characterization of phylogenetic conservation in mammalian DNA sequences. We have used this method for the analysis of Hox gene clusters, based on the alignment of 6 species, and we constructed a map of for indicating short and long conserved fragments and their positions with respect to the known locations of Hox genes and other elements, sometimes showing surprising layouts.
The CRISPR-Cas system has emerged as a fascinating and important genome editing tool. It is now widely used in biology, biotechnology, and biomedical research in both academic and industrial settings. To improve the specificity and efficiency of Cas nucleases and to extend the applications of these systems for other areas of research, an understanding of their precise working mechanisms is crucial. In this review, we summarize current studies on the molecular structures and dynamic functions of type I and type II Cas nucleases, with a focus on target DNA searching and cleavage processes as revealed by single-molecule observations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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