Plant tissue culture is a technique that has invariably been used for various purposes such as obtaining transgenic plants for crop improvement or functional analysis of genes. However, this process can be associated with a variety of genetic and epigenetic instabilities in regenerated plants, termed as somaclonal variation. In this study, we investigated mutation spectrum, chromosomal distributions of nucleotide substitution types of single-nucleotide polymorphisms (SNPs) and insertions/deletions (InDels) by whole genome re-sequencing between Dongjin and Nipponbare along with regenerated plants of Dongjin from different induction periods. Results indicated that molecular spectrum of mutations in regenerated rice against Dongjin genome ranged from $9.14{\times}10^{-5}$ to $1.37{\times}10^{-4}$ during one- to three-month callus inductions, while natural mutation rate between Dongjin and Nipponbare genomes was $6.97{\times}10^{-4}$. Non-random chromosome distribution of SNP and InDel was observed in both regenerants and Dongjin genomes, with the highest densities on chromosome 11. The transition to transversion ratio was 2.25 in common SNPs of regenerants against Dongjin genome with the highest C/T transition frequency, which was similar to that of Dongjin against Nipponbare genome.
The advancement in high-throughput sequencing (HTS) technology has revolutionized the field of biology, including genomics, epigenomics, transcriptomics, and metagenomics. This technology has become a crucial tool in many areas of research, allowing scientists to generate vast amounts of genetic data at a much faster pace than traditional methods. With this increased speed and scale of data generation, researchers can now address critical questions and gain new insights into the inner workings of living organisms, as well as the underlying causes of various diseases. Although the first HTS technology have been introduced about two decades ago, it can still be challenging for those new to the field to understand and use effectively. This review aims to provide a comprehensive overview of commonly used HTS technologies these days and their applications in terms of genome sequencing, transcriptome, DNA methylation, DNA-protein interaction, chromatin accessibility, three-dimensional genome organization, and microbiome.
More than 7,000 rare Mendelian diseases have been reported, but less than half of all rare monogenic disorders has been discovered. In addition, the majority of mutations that are known to cause Mendelian disorders are located in protein-coding regions. Therefore, exome sequencing is an efficient strategy to selectively sequence the coding regions of the human genome to identify novel genes associated with rare genetic disorders. The "exome" represents all of the exons in the human genome, constituting about 1.5% of the human genome. Exome sequencing is carried out by targeted capture and intense parallel sequencing. After the first report of successful exome sequencing for the identification of causal genes and mutations in Freeman Sheldon syndrome, exome sequencing has become a standard approach to identify genes in rare Mendelian disorders. Exome sequencing is also used to search the causal genes and variants in complex diseases. The successful use of exome sequencing in Mendelian disorders and complex diseases will facilitate the development of personalized genomic medicine.
Kim, Jung-Ae;Jung, Min Young;Kim, Dae-Hyuk;Kim, Yangseon
Journal of Animal Science and Technology
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v.62
no.6
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pp.952-955
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2020
Bacteroides sp. CACC 737 was isolated from a feline, and its potential probiotic properties were characterized using functional genome analysis. Whole-genome sequencing was performed using the PacBio RSII and Illumina HiSeq platforms. The complete genome of strain CACC 737 contained 4.6 Mb, with a guanine (G) + cytosine (C) content of 45.8%, six cryptic plasmids, and extracellular polysaccharide gene as unique features. The strain was beneficial to animal health when consumed as feed, for example, for ameliorating immunological dysfunctions and metabolic disorders. The genome information adds to the comprehensive understanding of Bacteroides sp. and suggests potential animal-related industrial applications for this strain.
Accurate detection of genomic alterations, especially druggable hotspot mutations in tumors, has become an essential part of precision medicine. With targeted sequencing, we can obtain deeper coverage of reads and handle data more easily with a relatively lower cost and less time than whole-exome or whole-genome sequencing. Recently, we designed a customized gene panel for targeted sequencing of major solid cancers. In this study, we aimed to validate its performance. The cancer panel targets 95 cancer-related genes. In terms of the limit of detection, more than 86% of target mutations with a mutant allele frequency (MAF) <1% can be identified, and any mutation with >3% MAF can be detected. When we applied this system for the analysis of Acrometrix Oncology Hotspot Control DNA, which contains more than 500 COSMIC mutations across 53 genes, 99% of the expected mutations were robustly detected. We also confirmed the high reproducibility of the detection of mutations in multiple independent analyses. When we explored copy number alterations (CNAs), the expected CNAs were successfully detected, and this result was confirmed by target-specific genomic quantitative polymerase chain reaction. Taken together, these results support the reliability and accuracy of our cancer panel in detecting mutations. This panel could be useful for key mutation profiling research in solid tumors and clinical translation.
Since next-generation sequencing (NGS) technique was adopted into clinical practices, revolutionary advances in diagnosing rare genetic diseases have been achieved through translating genomic medicine into precision or personalized management. Indeed, several successful cases of molecular diagnosis and treatment with personalized or targeted therapies of rare genetic diseases have been reported. Still, there are several obstacles to be overcome for wider application of NGS-based precision medicine, including high sequencing cost, incomplete variant sensitivity and accuracy, practical complexities, and a shortage of available treatment options.
Despite the importance of mutation rate, some difficulties exist in estimating it. Next-generation sequencing (NGS) data yields large numbers of single-nucleotide polymorphisms, which can make it feasible to estimate substitution rates. The genetic substitution rates of Hanwoo and Holstein cattle were estimated using NGS data. Our main findings was to calculate the gene's substitution rates. Through estimation of genetic substitution rates, we found: diving region of altered substitution density exists. This region may indicate a boundary between protected and unprotected genes. The protected region is mainly associated with the gene ontology terms of regulatory genes. The genes that distinguish Hanwoo from Holstein in terms of substitution rate predominantly have gene ontology terms related to blood and circulatory system. This might imply that Hanwoo and Holstein evolved with dissimilar mutation rates and processes after domestication. The difference in meat quality between Hanwoo and Holstein could originate from differential evolution of the genes related to these blood and circulatory system ontology terms.
Ki-Bong Kim;Hyeweon Nam;Hwajung Seo and Kiejung Park
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
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2000.11a
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pp.83-85
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2000
A lot of microbial genome sequencing projects is being done in many genome centers around the world, since the first genome, Haemophilus influenzae, was sequenced in 1995. The deluge of microbial genome sequence data demands new and highly automatic data flow system in order for genome researchers to manage and analyze their own bulky sequence data from low-level to high-level. In such an aspect, we developed the automatic data management system for microbial genome projects, which consists mainly of local database, analysis programs, and user-friendly interface. We designed and implemented the local database for large-scale sequencing projects, which makes systematic and consistent data management and retrieval possible and is tightly coupled with analysis programs and web-based user interface, That is, parsing and storage of the results of analysis programs in local database is possible and user can retrieve the data in any level of data process by means of web-based graphical user interface. Contig assembly, homology search, and ORF prediction, which are essential in genome projects, make analysis programs in our system. All but Contig assembly program are open as public domain. These programs are connected with each other by means of a lot of utility programs. As a result, this system will maximize the efficiency in cost and time in genome research.
The implications of germline de novo variants (DNVs) in diseases are well documented. Despite extensive research, inconsistencies between studies remain a challenge, and the distribution and genetic characteristics of DNVs need to be precisely evaluated. To address this issue at the whole-genome scale, a large number of DNVs identified from the whole-genome sequencing of 1,902 healthy trios (i.e., parents and progeny) from the Simons Foundation for Autism Research Initiative study and 20 healthy Korean trios were analyzed. These apparently nonpathogenic DNVs were enriched in functional elements of the genome but relatively depleted in regions of common copy number variants, implying their potential function as triggers of evolution even in healthy groups. No strong mutational hotspots were identified. The pathogenicity of the DNVs was not strongly elevated, reflecting the health status of the cohort. The mutational signatures were consistent with previous studies. This study will serve as a reference for future DNV studies.
Bacillus coagulans CACC 834 was isolated from canine feces, and its potential probiotic properties were characterized by functional genome analysis. Whole-genome sequencing of B. coagulans CACC 834 was performed using the PacBio RSII platforms. The complete genome assembly consisted of one circular chromosome (3.1 Mb) with guanine (G) + cytosine (C) content of 47.1%. Annotation revealed 3,181 protein-coding sequences (CDSs), 30 rRNAs, and 83 tRNAs. Gene associated 11% of the genes were involved in replication, recombination, and repair. We also annotated various stress-related, acid resistance, bile salt resistance and adhesion-related domains in this strain, which likely provide support in exerting probiotic action by survival under gastrointestinal tract. These results add to our comprehensive understanding of B. coagulans and suggest potential mammal-related industrial applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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