Brassica oleraceae var capitata is a member of the Brassicaceae family and is widely used as an horticultural crop. In the present study, transcriptome analysis of B. oleraceae L. var capitata was done for the first time using eight-week old seedlings treated with $50{\mu}m$ MeJA, versus mock-treated samples. The complete transcripts for both samples were obtained using the GS-FLX sequencer. Overall, we obtained 275,570 and 266,457 reads from seedlings treated with or without $50{\mu}m$ MeJA, respectively. All the obtained reads were annotated using biological databases and functionally classified using gene ontology (GO), the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomics (KEGG). By using GO analyses, putative transcripts were examined in terms of biotic and abiotic stresses, cellular component organization, biogenesis, and secondary metabolic processes. The KEGG pathways for most of the transcripts were involved in carbohydrate metabolism, energy metabolism, and secondary metabolite synthesis. In order to double the sequenced data, we randomly chose two putative genes involved in terpene biosynthetic pathways and studied their transcript patterns under MeJA treatment. This study will provide us a platform to further characterize the genes in B. oleracea var capitata.
Medicinal and aromatic plants (MAPs) are important sources for plant secondary metabolites, which are important for human healthcare. Improvement of the yield and quality of these natural plant products through conventional breeding is still a challenge. However, recent advances in plant genomics research has generated knowledge leading to a better understanding of the complex genetics and biochemistry involved in biosynthesis of these plant secondary metabolites. This genomics research also concerned identification and isolation of genes involved in different steps of a number of metabolic pathways. Progress has also been made in the development of functional genomics resources (EST databases and micro-arrays) in several medicinal plant species, which offer new opportunities for improvement of genotypes using perfect markers or genetic transformation. This review article presents an overview of the recent developments and future possibilities in genetics and genomics of MAP species including use of transgenic approach for their improvement.
"Korea ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is an important medicinal plant. Its root has been used as an herbal medicine that provides resistance to stress and disease, and prevents exhaustion since the ancient time. Ginsenosides, glycosylated triterpene (saponin), are considered to be the main active compounds of the ginseng root. Despite of considerable commercial interests of ginsenosides, very little is known about the genes and their biochemical pathways for ginsenoside biosynthesis. This work will focus on the identification of genes involved in ginsenoside biosynthesis and the dissection of ginsenoside biosynthetic pathway using a functional genomics tool. Expression sequence tags (ESTs) provide a valuable tool to discovery the genes in secondary metabolite biosynthesis. We generated over 21,155 ginseng ESTs that is now sufficient to facilitate discovering the genes involved in ginsenoside biosynthesis such as oxidosqualene cyclase(OSC), cytochrome P450 and glycosyltransferase. With ESTs information, microarray technology will be used for the analysis of gene expression, and the identification of genes including transcription factors expressed in tissues under given experimental condition. Heterogous system such as yeast and plants will allow us to do the functional analysis. And selected ginseng hairy root which show variation in ginsenoside production will be used as a material for functional analysis of candidate gene. Functional genomics approach will successfully accelerate gene discovery, and also provide promises of metabolic engineering for the ginsenoside production."
Diabetes and its related complications are associated with long term damage and failure of various organ systems. The microvascular complications of diabetes considered in this study are diabetic retinopathy, diabetic neuropathy, and diabetic nephropathy. The aim is to identify the weighted co-expressed and differentially expressed genes (DEGs), major pathways, and their miRNA, transcription factors (TFs) and drugs interacting in all the three conditions. The primary goal is to identify vital DEGs in all the three conditions. The overlapped five genes (AKT1, NFKB1, MAPK3, PDPK1, and TNF) from the DEGs and the co-expressed genes were defined as key genes, which differentially expressed in all the three cases. Then the protein-protein interaction network and gene set linkage analysis (GSLA) of key genes was performed. GSLA, gene ontology, and pathway enrichment analysis of the key genes elucidates nine major pathways in diabetes. Subsequently, we constructed the miRNA-gene and transcription factor-gene regulatory network of the five gene of interest in the nine major pathways were studied. hsa-mir-34a-5p, a major miRNA that interacted with all the five genes. RELA, FOXO3, PDX1, and SREBF1 were the TFs interacting with the major five gene of interest. Finally, drug-gene interaction network elucidates five potential drugs to treat the genes of interest. This research reveals biomarker genes, miRNA, TFs, and therapeutic drugs in the key signaling pathways, which may help us, understand the processes of all three secondary microvascular problems and aid in disease detection and management.
The biocontrol rhizobacterium Pseudomonas sp. M18 can produce two kinds of antibiotics, namely pyoluteorin (Plt) and phenazine-1-carboxylic acid (PCA), and is antagonistic against a number of soilborne phytopathogens. In this study, a luxR-type quorum-sensing regulatory gene, vqsR, was identified and characterized immediately downstream of the Plt gene cluster in strain MI8. A vqsR-inactivated mutant led to a significant decrease in the production of Plt and its biosynthetic gene expression. However, this was restored when introducing the vqsR gene by cloning into the plasmid pME6032 in trans. The vqsR mutation did not exert any obvious influence on the production of PCA and its biosynthetic gene expression and the production of N-acylhomoserine lactones (C4 and C8-HSLs) and their biosynthetic gene rhlI expression. Accordingly, these results introduce VqsR as a regulator of Plt production in Pseudomonas spp., and suggest that the regulatory mechanism of vqsR in strain M18 is distinct from that in P. aeruginosa. In addition, it was demonstrated that vqsR mutation did not have any obvious impact on the expression of Plt-specific ABC transporters and other secondary metabolic global regulators, including GacA, RpoS, and RsmA.
Bartter syndrome (BS) is an autosomal recessively inherited rare renal tubular disorder characterized by hypokalemic metabolic alkalosis and hyperreninemic hyperaldosteronism with normal to low blood pressure due to a renal loss of sodium. Genetically, BS is classified into 5 subtypes according to the underlying genetic defects, and BS is clinically categorized into antenatal BS and classical BS according to onset age. BS type I is caused by loss-of-function mutations in the $SLC12A1$ gene and usually manifests as antenatal BS. This report concerns a male patient with compound heterozygous missense mutations on $SLC12A1$ (p.C436Y and p.L560P) and atypical clinical and laboratory features. The patient had low urinary sodium and chloride levels without definite metabolic alkalosis until the age of 32 months, which led to confusion between BS and nephrogenic diabetes insipidus (NDI). In addition, the clinical onset of the patient was far beyond the neonatal period. Genetic study eventually led to the diagnosis of BS type I. The low urinary sodium and chloride concentrations may be caused by secondary NDI, and the later onset may suggest the existence of a genotype-phenotype correlation. In summary, BS type I may have phenotype variability including low urine sodium and chloride levels and later onset. A definitive diagnosis can be confirmed by genetic testing.
Mathiyalagan, Ramya;Subramaniyam, Sathiyamoorthy;Natarajan, Sathishkumar;Kim, Yeon Ju;Sun, Myung Suk;Kim, Se Young;Kim, Yu-Jin;Yang, Deok Chun
Journal of Ginseng Research
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v.37
no.2
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pp.227-247
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2013
MicroRNAs (miRNAs) are a class of recently discovered non-coding small RNA molecules, on average approximately 21 nucleotides in length, which underlie numerous important biological roles in gene regulation in various organisms. The miRNA database (release 18) has 18,226 miRNAs, which have been deposited from different species. Although miRNAs have been identified and validated in many plant species, no studies have been reported on discovering miRNAs in Panax ginseng Meyer, which is a traditionally known medicinal plant in oriental medicine, also known as Korean ginseng. It has triterpene ginseng saponins called ginsenosides, which are responsible for its various pharmacological activities. Predicting conserved miRNAs by homology-based analysis with available expressed sequence tag (EST) sequences can be powerful, if the species lacks whole genome sequence information. In this study by using the EST based computational approach, 69 conserved miRNAs belonging to 44 miRNA families were identified in Korean ginseng. The digital gene expression patterns of predicted conserved miRNAs were analyzed by deep sequencing using small RNA sequences of flower buds, leaves, and lateral roots. We have found that many of the identified miRNAs showed tissue specific expressions. Using the insilico method, 346 potential targets were identified for the predicted 69 conserved miRNAs by searching the ginseng EST database, and the predicted targets were mainly involved in secondary metabolic processes, responses to biotic and abiotic stress, and transcription regulator activities, as well as a variety of other metabolic processes.
The genus Streptomyces is intensively studied due to its excellent ability to produce secondary metabolites with diverse bioactivities. In particular, adequate precursors of secondary metabolites as well as sophisticated post modification systems make some high-yield industrial strains of Streptomyces the promising chassis for the heterologous production of natural products. However, lack of efficient genetic tools for the manipulation of industrial strains, especially the episomal vector independent tools suitable for large DNA fragment deletion, makes it difficult to remold the metabolic pathways and streamline the genomes in these strains. In this respect, we developed an efficient deletion system independent of the episomal vector for large DNA fragment deletion. Based on this system, four large segments of DNA, ranging in length from 10 kb to 200 kb, were knocked out successfully from three industrial Streptomyces strains without any marker left. Notably, compared to the classical deletion system used in Streptomyces, this deletion system takes about 25% less time in our cases. This work provides a very effective tool for further genetic engineering of the industrial Streptomyces.
BRAF inhibitors (e.g., vemurafenib) are widely used to treat metastatic melanoma with the BRAF V600E mutation. The initial response is often dramatic, but treatment resistance leads to disease progression in the majority of cases. Although secondary mutations in the mitogen-activated protein kinase signaling pathway are known to be responsible for this phenomenon, the molecular mechanisms governing acquired resistance are not known in more than half of patients. Here we report a genome- and transcriptome-wide study investigating the molecular mechanisms of acquired resistance to BRAF inhibitors. A microfluidic chip with a concentration gradient of vemurafenib was utilized to rapidly obtain therapy-resistant clones from two melanoma cell lines with the BRAF V600E mutation (A375 and SK-MEL-28). Exome and transcriptome data were produced from 13 resistant clones and analyzed to identify secondary mutations and gene expression changes. Various mechanisms, including phenotype switching and metabolic reprogramming, have been determined to contribute to resistance development differently for each clone. The roles of microphthalmia-associated transcription factor, the master transcription factor in melanocyte differentiation/dedifferentiation, were highlighted in terms of phenotype switching. Our study provides an omics-based comprehensive overview of the molecular mechanisms governing acquired resistance to BRAF inhibitor therapy.
The symbiotic nature of the relationship between algae and marine bacteria is well-studied among the complex microbial interactions. The mutual profit between algae and bacteria occurs via nutrient and vitamin exchange. It is necessary to analyze the genome sequence of a bacterium to predict its symbiotic relationships. In this study, the genome of a marine bacterium, Pseudoruegeria sp. M32A2M, isolated from the south-eastern isles (GeoJe-Do) of South Korea, was sequenced and analyzed. A draft genome (91 scaffolds) of 5.5 Mb with a DNA G+C content of 62.4% was obtained. In total, 5,101 features were identified from gene annotation, and 4,927 genes were assigned to functional proteins. We also identified transcription core proteins, RNA polymerase subunits, and sigma factors. In addition, full flagella-related gene clusters involving the flagellar body, motor, regulator, and other accessory compartments were detected even though the genus Pseudoruegeria is known to comprise non-motile bacteria. Examination of annotated KEGG pathways revealed that Pseudoruegeria sp. M32A2M has the metabolic pathways for all seven vitamin Bs, including thiamin (vitamin B1), biotin (vitamin B7), and cobalamin (vitamin B12), which are necessary for symbiosis with vitamin B auxotroph algae. We also identified gene clusters for seven secondary metabolites including ectoine, homoserine lactone, beta-lactone, terpene, lasso peptide, bacteriocin, and non-ribosomal proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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