Genetic Diversity in Korean Populations of Glycine soja (Fabaceae)

Chung, Su Dong,Huh, Hong Wook,Chung, Myong Gi 부산대학교 유전공학연구소 1995 분자생물학 연구보 Vol.11 No.-

자가수분이 주된 교배계인 돌콩은 1년생 초본이며 대두의 품종개량을 위한 생식질원으로 이용되어 오고 있다. 본 연구에서는 전분 전기영동법을 사용하여 획득한 한반도내 22군데 자연집단내 · 간에서의 유전적 변이의 수준과 분포를 기술하고 있다. 이 종이 지니는 집단내에의 유전적 변이도는 대부분의 다른 일년생 초본에서 보이는 수준이었다. 예를 들면, 집단내 평균 유전좌위의 다형성(P)은 32.6%를 보였고 유전좌위당 대립인자의 수(A)는 1.32였으며 집단내 평균 유전적 다양도(H_e)는 0.112를 나타내었다. 또한 다형성 유전좌위만 고려한 전체 유전적 다양도는 0.347이었다. 그러나 조사된 모든 다형성 유전좌위에서 집단간의 대립인자의 빈도의 차이가 통계학적으로 유의성이 있는 것으로 나타났으며(P<0.001) 평균적으로 이 종이 지니는 전체 유전적 다양도 중 약 70% 정도가 조사된 모든 집단에 공통으로 나타났다. 평균 G_ST값으로부터 간접적으로 구한 세대당 집단간 이동개체수(N_m=0.58)는 이 종의 한반도내 집단간의 유전자이동은 낮다는 것을 암시하고 있다. 자가수정계수분석에 의하면 이형접합자의 부족이 상당한 수준에서 보였다. 이 이유로는 자가수분이 주된 교배계이며, 제한된 유전자이동, 유전적 부동 및 창시자효과 때문이라고 해석된다. 집단간의 유전적 분기수준이 높은 점을 감안해 볼 때 유전적 변이가 높은 한반도의 동해안 및 남쪽지역의 집단들을 주로해서 몇 군데 집단들이 보존되어야 될 것이다. Glycine soja Sieb. et Zucc., a predominantly selfing annual, has been served as a reservoir of germplasm for soybean, G. max (L) Merr., cultivar improvement. This study describes the levels and distribution of genetic variation within and among 22 Korean populations of G. soja using starch gel electrophoresis. The species maintains very similar levels of genetic variability within populations observed in most other annuals. At the population level, the mean percent of polymorphic loci (P) was 32.6%, mean number of allele per locus (A) was 1.32, and mean expected heterozygosity (H_e) was 0.112. In addition, total genetic diversity (H_T) calculated only for polymorphic loci was 0.347. However, significant differences in allele frequencies among populations were found for all loci (P<0.001 in each case) and, on average, about 70% of the total variation in the species is common to all populations. Indirects estimate of the number of migrants per generation (Nm=0.58, calculated from mean G_ST) indicates that gene flow is low among Korean populations of the species. In addition, analysis of fixation indices revealed a substantial heterozygote deficiency in most populations and at all loci. This indicates that most populations sampled may have been substructed largely due to inbreeding (predominantly selfing) and restricted gene flow, coupled with founder effect and genetic dreft. Considering a high genetic divergence among populations, it is recommended that several Korean populations of the species should be preserved, especially such as populations in the eastern and southeastern Korean peninsula with high variation.

Patterns of Genetic Diversity and Population Structure of the Clonal Herb, Potentilla fragarioides var. sprengeliana

HUH, Man-Kyu,HUH, Hong-Wook 부산대학교 유전공학연구소 2000 분자생물학 연구보 Vol.16 No.-

根据22개등위매위점유전변이, 深過了韓國境內委陵菜(Potentilla fragarioides L. var sprengeliana)的遺傳多樣性和種群結構. 매위점적다태위점백분비위59.1%. 種和種群水平上的遺傳多樣性比較高, 分別爲 H_es=0.210, H_ep=0.199, 而種群的分化水平則相對較低(G_st=0.074). 19個種群中隨機交配的偏差爲 F_is=0.331. 매대천이수적간접고계(N_m=3.15)表明該種在韓國的種群間基因流較高. 영외, 固定指數分析顯示在一些種群和位点有輕微的 雜合子缺乏. 種群間平均遺傳一致度爲0.985. 這些韓國委陵菜種群存在幹較爲均一的生境, 저흔유가능시조성기종궁유전일치성교고적원인. The genetic diversity and population structure of Potentilla fragarioides var. sprengeliana (Rosaceae) in Korea were investigated using genetic variation at 22 allozyme loci. The percent of polymorphic loci within the enzymes was 59.1%. The genetic diversity at the species level and at the population level was high (H_es = 0.210; H_ep = 0.199, respectively), whereas the extent of the population divergence was relatively low (G_ST = 0.074). F_IS, a measure of the deviation from random mating within the 19 populations, was 0.331. An indirect estimate of the number of migrants per generation (N_m = 3.15) indicates that gene flow is high among Korean populations of the species. In addition, analysis of fixation indices revealed a slight heterozygote deficieney in some populations and at some loci. The mean genetic identity between populations was 0.985. It is highly probable that the trend of genetic uniformity in a realtively homogeneous habitat is thought to be operated among Korean populations of P. fragarioides var. sprengeliana.

효모 ASP3 유전자의 염색체구조에 관한 연구

이수재,이정호,정해영,김규원 부산대학교 유전공학연구소 1993 분자생물학 연구보 Vol.9 No.-

효모의 질소대사의 조절 기작 중에시 Nitorgen Catabolite Repression(NCR)에 의해 그 발현이 조절되는 asparaginase Ⅱ의 구조 유전자인 ASP3 유전자을 대상으로 엽색체 서열을 비교한 결과, ASP3 유전자의 3' 인접염기서열이 rDNA 인접염기 서열과 동일하므로 염색체 DNA상에서도 ASP3 유전자가 rDNA에 인접하여 존재하는지를 규명하고자 한다. ASP3 유전자가 실제 염색체강에서 rRNA gene cluster에 삽입되어 있는지의 여부를 확인하기 위하여 plasmid YKW3를 다양한 제한효소로 절단하여 얻어진 여러 종류의 probe를 사용하여 Southern blot analysis를 한 결과 실제 효모 염색체상에 ASP3 유전자와 rRNA 유전자가 인접하여 있음을 확인하였다. 따라서 ASP3 유전자는 염색체 DNA에서 rDNA cluster중에 삽입되어 존재할 가능성이 높고, 또한 ASP3 유전자의 발현도 rDNA 유전자들의 발현과 관련성이 있음을 추정할 수 있다. Recently it was found that the 3' flanking sequences of the yeast ASP3 gene were the same as the flanking sequences of 5S rRNA gene. In this study, Southern blot analyses were carried out by using the plasmid YKW3 which contains the entire ASP3 gene to determine the localization of the ASP3 gene on the yeast chromosome. With various ASP3 gene probes, the identical bands were detected in both the chromosomal DNA and the YKW3 plasmid, For instance, when BglⅡ digested genomic DNA was hybridized with the 2.8kb BglⅡ fragment containing the region of homology with the 5S rRNA gene, the same 2.8kb band were identified. In addition, the same 1.8kb band were detected when PstⅠ digested genomic DNA was hybridized with the 2.8kb BglⅡfragment and 540bp EcoRⅠ- PstⅠ fragment, respectively. These results suggested that the ASP3 gene might lie adjacent or be inserted into the rRNA gene clusters on the chromosome.

Expression of an artificial gene encoding a repeated tripeptide lysyl-glutamyl-tryptophan in Tobacco plant

Lee, Soo Young,Ra, Kyung Soo,Baik, Hyung Suk,Park, Hee Sung,Cho, Hoon Sik,Lee, Yong Se,Choi, Jang Won 부산대학교 유전공학연구소 2002 분자생물학 연구보 Vol.18 No.-

식물 단백질의 영양가 향상을 위한 일환으로 필수아미노산의 조성이 풍부한 인공단백질을 암호화하는 인공유전자를 담배 식물체에서 발현을 시도하기 위하여, 식물에서 외래유전자의 발현에 널리 사용되는 Cauliflower mosaic virus (CaMV)의 35S promoter를 이중으로 중첩되도록 하고, (Lys-Glu-Trp)이 64번 반복되는 인공유전자 및 nopaline synthase (nos) terminator를 갖고 있는 binary vector pART4-4를 구성하였다. 이 재조합 플라스미드는 Agrobacterium tumefaciens를 이용한 형질전환에 의해 Nicotiana tabacum (Var. Xanthi)으로 도입되었다. Kanamycin이 포함된 신초 유도배지 및 뿌리 유도배지를 이용하여 정상적으로 재생된 담배 식물체로부터 도입된 인공유전자의 발현을 분석하였다. 추출한 genomic DNA를 EcoPI으로 자른 다음 Southern blot 분석에 의하면, 효소 절단 시 예상되는 1.1 kb에서 band를 형성하였으며 각각의 형질전환 식물체에 인공유전자가 1 또는 3 개씩 도입되어 있음을 확인하였다. Northern blot 분석에 의하면 약 1.2 kb 전사체가 비교적 안정하게 발현되었으며, 잎, 줄기, 뿌리로부터 RNA를 분리하여 promoter의 조직 특이성 발현을 분석한 결과, 잎에서 생성되는 RNA가 줄기나 뿌리 조직보다 안정하게 발현되었다. 형질전환 식물체에서 Western blot에 의한 단백질 분석 결과, 잎에서 추출한 단백질로부터 원하는 크기인 33 kDa의 인공단백질이 생성됨을 확인하였으며 발현 수준은 전체 세포 단백질의 0.1%로서 낮은 수준이었다. To investigate expression of the artificial gene encoding a repeated tripeptide lysyl-glutamyl-tryptophan in tobacco plant, the plant binary vector, pART404 has been constructed, which contains the duplicated CaMV 35S promoter, an artificial gene coding for repetitive polymer (Lys-Glu-Trp)_64, and nopaline synthase (nos) terminator. The recombinant expression vector was introduced in Nicotiana tabacum (var. Xanthi) via Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. The transgenic calli selected by kanamycin containing medium were then regenerated to whole plants. Southern blot analysis indicated that five transgenic plants (No. 1, 7, 9, 43, 45) showed the hybridizing signals at 1.1kb of the expected size on ExoRI digestion and each of the transgenic plants contained 1 or 3 copies of the artificial gene inserted into its genome. By northern blot analysis, the size of the hybridized total RNA was estimated to be approximately 1.2 kb and the RNA appeared generally to have the integrity. Western blot indicated that the protein was detected at the position of 33 kDa and the expression level of the polypeptide in the transgenic plant (No. 45) was measured to approximately 0.1% of the total protein.

Comparative Induction of Somatic Gene Mutation and Chromosome Mutation in DNA Repair-deficient Mutants of Drosophila Melanogaster by the Cooked-food -related Caicinogenic Heterocyclic Amines

Yoo, Mi-Ae,Choi, Yung-Hyun,Lee, Won-Ho 부산대학교 유전공학연구소 1992 분자생물학 연구보 Vol.8 No.-

초파리 체세포 돌연변이 검출계에 DNA repair 결손 유전자를 도입함으로써 고감수성 변이원검출계로서의 가능성을 조사하기 위하여, 가열식품중에 존재하는 heterocyclic amines 5종을 사용하여 killing, 체세포 염색체 돌연변이와 체세포 유전자 돌연변이에 대한 감수성을 repair 정상인 검출계와 repair 결손계 (mei-9 mei-41 과 mus 201) 에서 비교하였다. 체세포 염색체 돌연변이와 유전자 돌연변이 검출을 위해서는 초파리 wing spot system (mwh/flr)과 eye-color spot system (uz and w')이 각각 사용되었다. Lethal effect에 있어서는 조사된 heterocyclic amines 5종 모두에 대해 DNA repair 결손계통들이 repair 정상계통보다 고감수성을 나타내었다. IQ와 Trp-P-2, Glu-P-1에 대한 이중돌연변이체 mei-9 mei-41 과 mus 201/mus 201 돌연변이체의 치사감수성을 비교한 결과 IQ에 의한 lethal effect damage는 거의가 excison repair에 의해 repair되고 Trp-P-2와 Glu-P-1에 의한 lethal effects damage는 excision repair와 post-replication repair가 관여하여 repair됨이 시사되었다. 또한 repair 이중 결손개체 (mei-9 mei-41)의 체세포 염색체 돌연변이에 대한 감수성은 Trp-P-2의 경우 repalr 정상개체보다 145배나 높았으나, repair 곁손 mus 201/mus 201 개체의 IQ와 Trp-P-2에 의한 체세포 유전자 돌연변이원성에 대한 감수성은 정상개체 감수성과 거의 유사하였다. 그러므로 본 연구는 repair이중 결손 mei-9 mei-41염색체 돌연변이 검출계간 고감수성의 in vivo 단기돌연변이원 검출계로서 사용될 수 있음을 시사하였다. To examine whether the DNA repair deficient Drosophila somatic mutation assaying systems can be used as a hypersensitive method to test environmental mutagens, sensitivities of the repair-deficient strains (mei-9 mei-41 and mus 201) to killing, somatic chromosome mutations, and somatic gene mutations by the cooked-food-related mutagenic/carcinogenic heterocyclic amines were compared with those of the repair-proficient strain. To detect somatic chromosome mutations and gene mutations, Drosophila wing spot system (mwh/flr) and eye-color spot systems (uz and w') were used, respectively. The repair-deficient strians tested showed higher sensitivity to lethal effects of heterocyclic amines than the repair-proficient strains. Differential sensitivities of the double mutant mei-9 mei-41 and the mutant mus 201 to lethal effects of IQ, Trp-P-2, and Glu-P-1 also suggest that the lethal effect damage by IQ may be repaired mostly by the excision repair, and the damage by Trp-P-2 and Glu-P-1 may be repaired by both the excision repair and the post-replication repair. The repair-deficient double mutant (mei-9 mei-41) was about 145-fold more sensitive to Trp-P-2 for somatic chromosome mutations than the repair-proficient strain. The sensitivity of the repair-deficient mus 201 strain to Trp-P-2 or IQ for the somatic gene mutations were similar with that of the repair-proficient strain. Therefore, the present results indicate that the repair-deficient mei-9 mei-41-bearing Drosophila somatic mutation assaying system can be used as a hypersensitive method.

Phosphorylation modulators에 의한 항암제 다제내성 유전자의 발현 조절

김선희,곽남희,강치덕,정병선 부산대학교 유전공학연구소 1995 분자생물학 연구보 Vol.11 No.-

암을 치료함에 있어서 항암제에 대한 다제내성(MDR)의 획득이 중대한 장애로서 지적되고 있으며, MDR 현상은 MDRI 유전자의 과잉 발현에 의한 것으로 알려져 있다. MDRI promoter 활성이 mutated ras 또는 raf-1 발현에 의하여 증강되는 현상을 좀 더 명확히 하기 위하여 암 환자의 조직검체를 사용하여 RNA slot-blot 분석법으로 MDRI 유전자의 발현과 이들 암 유전자의 발현과의 관련성을 조사하였다. 3개의 대장암 검체에서 이들 암유전자의 높은 발현과 함께 MDRI gene도 높은 발현을 나타내었다. Raf-1에 의한 MDRI promoter의 최대 활성 증강을 나타내는 DNA 배열은 이 promoter 영역내의 HSE 영역과 일치하며, 또한 이 promoter에 작용하는 regulatory clement가 has70 promoter와 매우 유사하여 heat-induced(42℃) p432-CAT 발현에 있어 protein phosphatase inhibitor의 효과를 조사하였다. Okadaic acid나 calyculin은 농도 의존적으로 heat-induced p432-CAT의 발현을 증강시켰다. 또한 p56-CAT 발현이 forskolin에 의한 증강 또는 H-87에 의한 감소를 나타내어 이러한 현상은 MDRI promoter내의 CRE 유사 배열이 기능을 나타내는 것으로 사료되어 MDRI promoter가 has70 promoter와 유사하게 조절되며, Raf-1 발현에 의한 MDRI promoter의 활성화는 MDRI promoter내에 존재하는 HSE와 관련됨을 시사하였다. Multidrug resistance(MDR) poses a serious clinical problem in chemotherapy of cancer. MDR results from overexpression of the MDRI gene which encodes a drug-efflux pump called P-glycoprotein. To confirm our observation that the expression of mutated ras or raf-1 gene increased MDRI promoter activity, it was examined whether MDRI gene expression were correlated with the expression of these oncogenes in clinical tumor samples using RNA slot-blot analysis. These oncogenes were correlated with the expression of MDRI gene in 3 colon tumor samples. Since DNA sequence exhibiting maximum activation of MDRI promoter by Raf-1 is associated with heat shock element of MDRI promoter region, and regulatory element contained in MDRI promoter is very similar to that of hsp70 promoter. The effects of okadaic acid or calyculin on the heat-induced(42℃) expression of p432-CAT were determined. Okadaic acid or calyculin A potentiated the heat-induced expression of p432-CAT in dose-dependent manner. In addition, stimulation or inhibition of p56-CAT expression by forskolin or H-87, respectively suggests functional operation of CRE element in MDRI promoter. It is suggested that the regulation of MDRI promoter activity is very similar to that of hap70 promoter.

Nonrandom Associations between Gender and Peroxidase Genotypes in Juniperus rigida

Huh, Man Kyu,Huh, Hong Wook,Choi, Joo Soo 부산대학교 유전공학연구소 1998 분자생물학 연구보 Vol.14 No.-

노간주나무(Juniperus rigida)는 한국에 널리 분포하는 자웅이체 식물이다. 전분전기영동에 의한 페록시다아제 효소분석을 실시한 결과, 5개의 유전자좌위가 나타난다. Per-1, Per-3, 그리고 Per-5는 monomorphic이고 Per-2와 Per-4는 다형현상을 나타낸다. 특히 Per-2 유전자좌위는 자성과 웅성의 유전자빈도가 현저한 차이가 있음이 Hardy-Weinberg의 카이자승 검정에서 드러났다. 즉 자성식물과 웅성식물체는 멘델법칙의 유연성을 나타내었다. 이런 결과는 웅성식물체에서 a/a 유전자형보다는 b/b 유전자형 개체가 더 많았으며, 반면 자성식물체는 a/a 유전자형 혹은 a/b 유전자형이 많아서 a형의 빈도가 b보다 훨씬 많은 것에 기인된다. 이 두 식물체의 전체 집단은 멘델법칙을 만족하였다.

대장균에서 무작위 샤인-달가노 서열이 소성장호르몬 유전자 발현에 미치는 영향

나경수,백형석,이용세,최장원 부산대학교 유전공학연구소 2000 분자생물학 연구보 Vol.16 No.-

소성장호르몬 유전자를 대장균에서 발현시키기 위하여 외부 유전자 발현에 중요한 요인중의 하나인 해독과정의 효율성을 증가시킬 수 있는 즉 mRNA의 이차구조를 풀어주는 적절한 Shine-Dalgarno (SD) 서열을 찾기 위하여 SD와 ATG 코돈 사이의 거리를 9 base로 고정하고 random DNA 서열로 oligonucleotide를 합성하여 소성장호르몬 유전자 앞쪽에 넣어 줌으로서 mRNA 이차구조의 변형에 의한 소성장호르몬 단백질의 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 발현벡터들은 T7 프로모터를 갖는 pT7-1 벡터를 이용하여 제조하였고, positive 클론들은 colony hybridization과 DNA 크기에 의해 선별되었으며, 얻어진 클론들은 pT7A 또는 pT7B 계열의 플라스미드로 명명되었다. DNA 염기분석에 의해 소성장호르몬 유전자와 여러 가지 SD 서열을 갖는 19 클론을 선별하였고, E. coli BL21(DE3) 균주에서 단백질 발현을 유도하여 western blot에 의해 분석하였을때, 낮은 양이지만 모든 클론들이 소성장호르몬을 생성하였다. 그러나 SD 서열 및 SD-ATG 사이으 염기서열들은 bGH 발현에 큰영향을 주지 못하였다. 이는 대장균에서 bGH의 발현의 경우 bGH mRNA codon 1번부터 5번 사이에 형성되는 이차구조를 파괴시키는 것이 발현 조절에 중요 인자인 것으로 나타났다. In order to search for the effects of Shine-Dalgarno (SD) sequence and nucleotide sequence of spacer region (SD-ATC) on bGH expression, oligonucleotides containing random SD sequences and a spacer region were chemically synthesized. The distance between SD region and initiation codon (ATG) was fixed to 9 nucleotides in length. The expression vectors have been constructed using pT7-1 vector containing a T7 promoter. Positive clones were screened with colony hybridization and named pT7A ro pT7B plasmid series. The selected clones were confirmed by DNA sequencing and finally, 19 clones having various SD combinations were obtained. When bovine growth hormone was induced by IPTG in E. coli BL21(DE3), all cells harboring these plasmids produced a detectable level of bGH in western blot analysis. However, various SD sequences did not affect on bGH expression, indicating that the sequences of SD and the spacer region did not sufficiently destabilize mRNA secondary structure of bGH gene. Therefore, these results indicate that the disruption of mRNA secondary structure might factor regulating bGH expression in the translational initiation process.

Antiapoptotic role of NF-κB in the auto-oxidized dopamine-induced apoptosis of PC12 cells

Lee, Heon-Jin,Kim, Sun-Hee,Kim, Kwang-Woon,Um, Jee-Hyun,Lee, Hye-Won,Chung, Byung-Seon,Kang, Chi-Dug 부산대학교 유전공학연구소 2001 분자생물학 연구보 Vol.17 No.-

Current concepts of the pathogenesis of Parkinson's disease (PD) center on the formation of reactive oxygen species (ROS), and dopamine has been considered to be a major source of ROS. Recently, it has been shown in a postmortem study that nuclear translocation of nuclear factor-kappa B (NF-κB) was observed in dopaminergic neurons of patient with PD. However, its role is not known. The present study examined the possible role of NF-κB in ODA(auto-oxidized dopamine)-induced apoptosis to understand the process of PD. Using the electrophoretic mobility shift assay, it was found that ODA activated the DNA binding activity of NF-κB in PC12 cells by overexpression of a wild-type and a dominant negative mutant form (S32AVS36A) of inhibitor kappa B (lκB)-α led to increase of apoptotic cell death induced by treatment of ODA. In addition, overexpression of NF-κB in PC12 cells blocked ODA-induced cell death. However, JNK/SAPK activities, which mediate various stress signals, were similar among the parental, NF-κB or dominant negative mutant lκBα-transfected cells. Therefore, these results suggest that activation of NF-κB during ODA-induced apoptosis may have a counteracting activity the signals mediating apoptotic cell death and thereby delay the process of Parkinsos's disease.

Cloning of the Large Subunit of Replication Protein A (RPA) from Yeast Saccharomyces cerevisiae and Its DNA Binding Activity through Redox Potential

Jeong, Haeng-Soon,Jeong, In-Chel,Kim, Andre,Kang, Shin-Won,Kang, Ho Sung,Kim, Yung-Jin,Lee, Suk-Hee,Park, Jang-Su 부산대학교 유전공학연구소 2002 분자생물학 연구보 Vol.18 No.-

Eukaryotic replication protein A (RPA) is a single-stranded(ss) DNA binding protein with multiple functions in DNA replication, repair, and genetic recombination. The 70-kDa subunit of eukaryotic RPA contains a conserved four cysteine-type zinc-finger motif that has been implicated in the regulation of DNA replication and repair. Recently, we described a novel function for the zine-finger motif in the regulation of human RPA's ssDNA binding activity through reduction-oxidation (redox). Here, we show that yeast RPA's ssDNA binding activity is regulated by redox potential through its RPA32 and/or RPA14 subunits. Yeast RPA requires a reducing agent, such as dithiothreitol (DTT), for its ssDNA binding activity. Also, under non-reducing conditions, its DNA binding activity decreases 20 fold. In contrast, the RPA70 subunit does not require DTT for its DNA binding activity and is not affected by the redox condition. These results suggest that all three subunits are required for the regulation of RPA's DNA binding activity through redox potential.