전사조절 영역내의 인간 SNP (단일염기다형성) 데이터베이스

김병철 충남대학교 대학원 2007 국내석사

SNP analysis is becoming a key research in biology. Previously many functional SNPs analyses were carried out for coding regions and splicing sites. SNPs in non-coding regulatory regions are also important for biological regulation. Presently, there are few databases for SNPs in non-coding regulatory regions. We present SNP@Promoter database. It is an extensive SNP data resource for functional analyses. We identified 488,452 human SNPs in the transcription regulatory regions that extended from +5000bp to -500bp region of transcription start sites. Some SNPs occurring in potential TF binding sites were also predicted (47,832 SNP; 9.8%). The result is stored in a database. Users can search the SNP@Promoter database using three entries: (1) SNPidentifier (rs number from dbSNP), (2) gene (gene name, gene symbol, refSeq ID), and (3) a disease term. The SNP@Promoter database provides extensive genetic information and graphical views of queried terms. It is for predicting functional SNPs in transcription regulatory regions and predicted transcription factor binding sites. In conclusion, the SNP@Promoter database will assist researchers to identify functional SNPs in non-coding regions. Availability: The SNP@Promoter database can be accessed through http://variome.net and directly http://variome.kobic.re.kr/SNPatPromoter

SNP 분석을 통한 엄지우렁손톱 단지증 추정 및 수사 활용에 대한 연구

김마리아 성균관대학교 일반대학원 2020 국내석사

SNP 분석을 통한 DNA 표현형을 범죄 수사에 활용하는 것은 최근 세계적인 추세이지만 보편적으로 사용되는 눈동자 색, 피부색, 머리카락 색 등 외향 특성 관련 DNA 표현형은 비슷한 표현형을 가진 우리나라에서는 큰 도움이 되지 못한다. 범죄 용의자와 신원미상 변사자의 신원 추정과 수사에 활용하기 위해 더욱 다양한 DNA 표현형 마커를 발굴하려는 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다. 엄지우렁손톱 단지증은 인종에 국한되는 표현형이 아니라는 특징이 있는데, 한국인 집단에서도 이들이 적용될 수 있는지 알아보았다. 현재 보고된 엄지우렁손톱 단지증 관련 SNP은 rs28928891, rs28928892, rs869025613, rs869025614로 총 네 개이다. 실제 엄지우렁손톱 단지증을 보유한 대상자의 시료를 대상으로 DNA 염기서열을 분석하였으나, 일반인과 차이를 보이지 않았다. 따라서 이 네 개의 SNP로는 엄지우렁손톱을 식별할 수 없으며, 이에 관한 추가적 연구 혹은 다른 SNP의 발굴이 필요하다고 여겨졌다. 새로운 엄지우렁손톱 단지증 관련 SNP를 찾기 위해 전체 엑솜 염기서열 분석을 하였고, 그 결과를 바탕으로 부, 모, 자의 가계 분석을 하여 엄지우렁손톱과 관련된 변이 유전자일 가능성이 있는 133개의 변이 유전자를 찾아내었다. The most common DNA Phenotype(skin, hair and eye colour) used today, is not useful for forensic investigation in South Korea. Brachydactyly type D is called a stub thumb and has the possibility of a new DNA phenotype for forensic application. rs28928891, rs28928892, rs869025613, and rs869025614 are the current reported SNPs of Brachydactyly type D and these SNPs were identified by Sanger sequencing to clarify whether or not it can actually be able to be used. In consequence, it was unable to be used because there was no difference in nucleotide. Whole exome sequencing was ran to discover a variant of Brachydactyly type D. In conclusion, the 133 variants were found by comparing the findings of the famliy analysis.

단일염기변이 데이터상에서의 효율적인 분류 방법 : An Efficient Classification for Single Nucleotide Polymorphism (SNP) Dataset

바트냠 노민 단국대학교 대학원 2013 국내석사

최근, 유전학의 변화의 하나로 단일염기변이 (SNP: Single Nucleotide Polymorphism)가 복잡한 질병과 관련하여 주목 받고 있다. 다양한 기계학습 기술이 SNP 데이터에 이용되었다. 하지만 데이터의 포맷과 수많은 feature 때문에 SNP 분석은 복잡한 작업이다. 본 논문에서는 SNP 데이터 분류를 가능하게 하는 효과적인 방법을 제안한다. 본 논문의 목적은 현존하는 여러 가지 기술을 조합하여 SNP 데이터를 분석하는 효과적인 방법을 찾는 것이다. 실험은 NCBI GEO (Gene Expression Omnibus)의 네 개 SNP 데이터 셋을 이용하여 수행되었다. 분석 과정은 세 단계로 구성된다: 첫째, feature의 차원을 줄이고 유익한 SNP를 선택한다. 그 다음, 선택한 SNP로 feature를 생성한다. 마지막으로 Classification과 validation을 수행한다. 첫 번째 과정에서 4가지의 특징선택 알고리즘을 사용하였다: ReliefF, FSDD, RFS, CBFS 그리고 새로운 데이터의 생성과정에서 이전에 다른 논문에서 제안되었던 Feature fusion과 R-value 방법을 사용한다. 그리고 학습 알고리즘으로 SVM과 KNN, Alpha를 사용한다. 실험 결과를 표와 차트로 나타내었다. 제안한 접근 방법은 두 그룹을 구분하는 것에 효과적인 방법임이 증명되었다. 대부분 높은 정확도를 보였고 때로는 100%에 이르기까지 하였다. Recently, a Single Nucleotide Polymorphism (SNP) which is a unit of genetic variation has caught much attention as it is associated with complex diseases. Various machine learning techniques have been applied on SNP data to distinguish human individuals affected with diseases from healthy ones or predict their predisposition. However, due to its data format and enormous feature space SNP analysis is a complicated task. In this research an efficient method is proposed to facilitate the SNP data classification. The aim was to find the most effective way of SNP data analysis by combining various existing techniques. The experiment was conducted on four SNP datasets obtained from the NCBI Gene Expression Omnibus (GEO) website, two of them are from patients with mental disorders and their healthy parents; and the other two are cancer related data. The analysis process consists of three stages: first, reduction of feature space and selection of informative SNPs; next, generation of an artificial feature from the selected SNPs; and last but not least, classification and validation. For the first step, we used four feature selection algorithms: ReliefF, Distance Discriminant Feature Selection, R-value based Feature Selection, and Algorithm based on Feature Clearness; and for the construction of the new data we made use of a Feature Fusion and R-value evaluation methods which were proposed in our previous works. In addition, as learning algorithm, we employed Support Vector Machines, k-Nearest Neighbor, and Alpha. The performance of all methods is compared in tables and charts. The proposed approach proved to be effective by distinguishing two groups of individuals with high accuracy, sometimes even reaching 100% preciseness.

한우 지질대사 관련 후보유전자들의 SNP 발굴 및 도체형질과의 연관성 분석

허재필 상지대학교 대학원 2012 국내석사

본 연구에서는 한우의 도체 및 육질형질 관련 DNA marker 개발을 목적으로 지방세포분화 과정에서 중추적인 역할을 한다고 보고되어있는 PPARGC1A(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha)와 지방세포에서 합성․분비되어 체내의 대사에 영향을 주는 대표적인 ADIPOQ(adiponectin)유전자의 direct-sequencing을 통해 SNP (single nucleotide polymorphism)을 검출하고, PCR-RFLP (restriction fragment length polymorphism) 분석을 통해 검출된 주요 SNP에 대한 각 개체별 SNP marker genotyping을 실시한 후 한우의 도체 및 육질형질과의 통계적 연관성을 분석하였다. 또한, 연관불형평 분석(linkage disequilibrium, LD)을 통해 다수의 SNP marker를 조합한 haplotype을 구성하여 이들과 한우 경제형질과의 연관성을 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 한우 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자의 특정 영역에 대한 염기서열 분석 결과 각각 총 14개 및 10개 SNP를 검출하였다. 2. 한우 PPARGC1A 유전자 g.292C>T(intron3) 및 g.1064C>T(intron5) 총 2개 주요 SNP 부위에 대한 SNP genotyping을 목적으로 각각 Acc I 과 Nla Ⅳ제한효소를 이용하여 PCR-RFLP 분석을 실시한 결과 각각의 염기치환에 따른 유전자형별 SNP marker를 검출하였다. 즉, g.292C>T 및 g.1064C>T SNP는 CC,CT 및 TT의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였다. 3. 한우 ADIPOQ 유전자 g.1431C>T, g.1436T>C 및 g.1454A>G 총 3개 주요 SNP 부위에 대한 SNP genotyping을 목적으로 각각 Pas I, Tsp509 I 및 Tse I 제한효소를 이용하여 PCR-RFLP 분석을 실시한 결과 각각의 염기치환에 따른 유전자형별 SNP marker를 검출하였다. 즉, promoter 영역 내 g.1431C>T 및 g.1436T>C SNP는 CC,CT 및 TT의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였고, g.1454A>G SNP는 AA,AG 및 GG의 세 가지 유전자형에 해당하는 SNP marker를 검출하였다. 4. 한우 PPARGC1A 유전자의 각 SNP marker와 한우 도체 및 육질형질간의 연관성을 통계분석 한 결과 g.292C>T SNP에 의한 각 유전자형별 SNP marker가 한우의 도체형질과 관련된 배최장근단면적과 유의적으로 연관되어 있는 것으로 분석되었다. 또한 g.1064C>T SNP에 의한 각 유전자형별 SNP marker 역시 한우의 도체형질과 관련된 배최장근단면적 및 도체중 육종가 추정치와 유의적으로 연관되어 있는 것으로 분석되었다(P<0.05). 5. 한우 ADIPOQ 유전자의 각 SNP marker와 한우 도체 및 육질형질간의 연관성을 통계분석 한 결과 g.1431C>T와 g.1436T>C SNP 부위에서는 그 어떠한 형질과도 유의적인 연관성이 입증되지 않았고, g.1454A>G SNP 부위에서는 등지방두께, 배최장근단면적, 배최장근단면적육종가 추정치 및 마블링 육종가 추정치에서 유의적인 연관성이 입증되었다(P<0.05). 6. 각 후보유전자 SNP들에 대한 연관불평형 분석을 통해 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자에서 haplotype을 구성하여 이들과 한우 경제형질과의 연관성을 분석한 결과 PPARGC1A 유전자의 haplotype 조합과 생시체중, 도체중, 도체율, 배최장근단면적, 도체중 육종가 추정치 및 배최장근단면적 육종가 추정치와의 연관성이 입증되었고, ADIPOQ 유전자의 haplotype 조합에서는 그 어떠한 형질과의 연관성이 입증되지 않았다. 7. 결론적으로, 한우 PPARGC1A 및 ADIPOQ 유전자의 특정 SNP marker를 이용하여 육질과 육량이 우수한 고급육 생산 우량 한우의 조기 진단 및 선발에 활용 가능할 것으로 기대된다. This study was developed DNA marker in relation to carcass traits in Korean cattle. Associated fat metabolism candidate genes were selected PPARGC1A (peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha) and ADIPOQ (adiponectin) genes. Selected candidate genes was detected SNP (single nucleotide polymorphism) using direct- sequencing technology and studies SNP genotyping using PCR-RFLP analysis. After SNP genotyping, analyzed statistical association with economic traits in Korean cattle. 1. The PPARGC1A and ADIPOQ genes were detected each total 14 and 10 SNPs in Korean cattle. 3. Among 14 SNP of PPARGC1A gene, the two SNPs (g.292C>T and g.1064C>T) were analyzed SNP genotype by using PCR-RFLP method. The g.292C>T SNP in intron 3 region showed three genotypes (CC, CT and TT) and the g.1064C>T SNP in intron 5 region showed three genotypes (CC, CT and TT). 3. Among 10 SNP of ADIPOQ gene, the three SNPs (g.1431C>T, g.1436T>C and g.1454A>G) were analyzed SNP genotype by using PCR-RFLP method. The g.1431C>T SNP showed three genotypes (CC, CT and TT) and the g.1436T>C SNP showed three genotypes (TT, TC and CC) and the g.1454A>G SNP in promoter region showed three genotypes (AA, AG and GG) by using PCR-RFLP method. 4. The SNP markers of PPARGC1A gene were analyzed statistical association with carcass traits in Korean cattle. The g.292C>T SNP was significantly associated with M. Longissimus dori area trait (p<0.05). Also, The g.1064C>T SNP was significantly associated with M. Longissimus dori area trait and carcass weight-estimated breeding value (p<0.05). 5. The SNP markers of ADIPOQ gene were analyzed statistical association with carcass traits in Korean cattle. The g.1454A>G SNP was significantly associated with carcass traits such as backfat thickness, M. Longissimus dori area and marbling-estimated breeding value trait (p<0.05). Also, The g.1431C>T and g.1436T>C SNPs were no significantly associated with carcass traits. 6. The haplotypes of PPARGC1A and ADIPOQ genes through linkage disequilibrium (LD) analysis using the Haploview 4.1 program were constructed, and analyed associations between haplotypes and carcass traits in Korean cattle. The haplotypes of PPARGC1A gene were significantly affected the live weight, carcass weight, dressing percentage and M. Longissimus dori area traits. But, the haplotypes of ADIPOQ gene were no significantly associated with carcass traits. 7. This results suggest that the gene-specific SNP markers of the PPARGC1A and ADIPOQ genes may be useful as genetic markers for carcass and meat traits in Korean cattle.

Big data-based identification and in situ application of single nucleotide polymorphism markers for geographical origin in aquatic organisms

유승현 국립부경대학교 대학원 2025 국내박사

돼지의 품종별 산자수에 대한 SNP효과 추정에 관한 연구

정순우 경상대학교 대학원 2017 국내박사

This experiment was conducted to compare the genetic characteristics in 3 pig breeds (Berkshire, Landrace and Yorkshire) and to estimate genetic breeding value using ssBLUP(Single Step BLUP) and to compare the reliability among the estimated breeding values and finally to investigate the effects of SNPs. Genomic information was obtained from Porcine SNP Beadchip (60k, 70k) and phenotypic data for the reproductive traits were also collected. The results obtained were summarized as follows: 1. Using PorcineSNP60 (v1, v2) manufactured by Illumina company and Genomic Profiler for Porcine HD (GGP Porcine HD) Genotyping BeadChip manufactured by GeneSeek company, genomic information on 4,001 breeding pigs was collected from Berkshire (1,903 heads), Landrace (1,044 heads) and Yorkshire (1,054 heads) 2. Phenotypic data for the total number of piglets born(TNB) and the number of piglets born alive(NBA) were collected from Berkshire (1,106 heads, 4,504 records), Landrace (1,498 heads, 5,178 records) and Yorkshire (1,923 heads, 7,325 records). The total number of piglets born (TNB) was 8.58 in Berkshire, 11.92 in Landrace and 12.66 in Yorkshire and it was highest in Yorkshire, and the number of piglets born alive (NBA) was 7.57 in Berkshire, 10.81 in Landrace and 11.65 in Yorkshire, respectively. 3. After the Quality Control (QC), the number of the effective SNPs obtained was 31,354 in Berkshire, 36,392 in Landrace and 40,783 in Yorkshire. The numbers of pigs with genomic information in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 1,871 heads, 1,038 heads and 1,035 heads, respectively, and of the sows with genomic information the numbers of pigs with phenotypic data in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 546 heads, 836 heads and 898 heads, respectively. Although boars and candidate pigs had SNP information, they had no phenotypic data. 4. The averages for the Minor allele Frequency (MAF) in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 0.24, 0.26 and 0.26, respectively, while polymorphism information content (PIC) were 0.26, 0.27 and 0.28, respectively and generally low in Berkshire. 5. The estimates of average linkage disequilibrium, LD)() among the adjacent marker pairs in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 0.409, 0.285 and 0.411, respectively, and the average linkage disequilibrium, LD)() among the adjacent marker pairs was highest in chromosome 14 (0.454) of Berkshire, in chromosome 14 (0.384) of Landrace and in chromosome 13 (0.476) of Yorkshire. 6. The estimates of the effective population size from the first to 5th generation in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 22.2 heads, 32.2 heads and 37.8 heads, respectively and from the 5th to 10th generation, the effective population size decreased maintaining constant slope. 7. The heritability estimates for the total number of piglets born (TNB) in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 0.078, 0.107 and 0.121, respectively, while the heritability estimates for the number of piglets born alive (NBA) were 0.076, 0.102 and 0.121, respectively. The repeatability estimates for the total number of piglets born (TNB) in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 0.176, 0.190 and 0.188, respectively, while those for the number of piglets born alive (NBA) were 0.176, 0.164 and 0.171, respectively. The estimates for the genetic correlation between the total number of piglets born (TNB) and the number of piglets born alive (NBA) in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 0.975, 0.938 and 0.963, respectively, suggesting they were highly correlated. 8. The breeding values for the total number of piglets born (TNB) in Berkshire, Landrace and Yorkshire were in the range of -1.34~1.47 heads, -1.79 ~1.87 heads, -2.60~2.94 heads, while those for the number of piglets born alive(NBA) were in the range of -1.01~1.35 heads, -1.56 ~1.74 heads and –2.42~2.86 heads, respectively. 9. For the total number of piglets born (TNB) and the number of piglets born alive (NBA), the reliabilities of breeding values in the pigs with SNP information were higher than those of breeding values in the pigs without SNP information. 10. There was no genetic gain for the total number of piglets born (TNB) and the number of piglets born alive (NBA) in Berkshire. However, in Landrace and Yorkshire the genetic gain estimates for the total number of piglets born (TNB) were 0.06 and 0.09 heads and those for the number of piglets born alive (NBA) were 0.05 and 0.08 heads. 11. The SNP effects of the most markers were near zero for the total number of piglets born (TNB) and the number of piglets born alive (NBA) in Berkshire, Landrace and Yorkshire and only few markers had high SNP effects. 12. After the standardization, the absolute values of the estimated SNP effects were taken. For the total number of piglets born (TNB), the numbers of SNPs whose absolute value was more than 4×standard deviation in Berkshire, Landrace and Yorkshire were 11, 8 and 19, respectively and those for the number of piglets born alive (NBA) were 14, 9 and 13, respectively. There was no SNP whose absolute value was more than 5×standard deviation in Berkshire and Landrace, while in Yorkshire absolute values of 4 SNPs <ASGA0089457 (5.20), ASGA0103374 (5.11), ALGA0111816 (5.32) and ALGA0098882 (5.79)> were more than 5×standard deviation. 본 연구는 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종의 Porcine SNP Beadchip (60k, 70k)에서 생성된 유전체정보 및 번식형질에 대한 표현형을 수집하여 품종별 유전적 특성을 비교하고 ssBLUP(Single Step BLUP)을 이용하여 유전체 육종가 추정한 후 추정된 육종가간 정확도를 비교함과 동시에 각 SNP들의 효과를 구명하고자 실시하였으며, 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. Illumina사의 PorcineSNP60 (v1, v2)과 GeneSeek사의 Genomic Profiler for Porcine HD (GGP Porcine HD) Genotyping BeadChip을 이용하여 Berkshire (1,903두), Landrace (10,44두), Yorkshire(1,054두) 등 총 4,001두의 종축에 대한 유전체 정보를 수집하였다. 2. Berkshire 1,106두 (4,504개), Landrace 1,498두 (5,178개)와 Yorkshire 1,923두 (7,325개)에 대한 총산자수와 생존산자수에 대한 표현형을 수집하였으며, Berkshire, Landrace와 Yorkshire종의 총산자수에 대한 평균 능력은 각각 8.58두, 11.92두와 12.66두로 Yorkshire에서 가장 높게 나타났다. 또한 생존산자수의 평균능력은 Berkshire(7.57두), Landrace(10.81두)와 Yorkshire(11.65두)로 나타났다. 3. Quality Control(QC) 후, 유효 SNP의 수는 Berkshire 31,354개, Landrace 36,392개와 요크셔 40,783개였다. 유전체 정보를 가진 개체는 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 1,871두, 1,038두와 1,035두였으며, 유전체정보를 가지고 있는 모돈 중에서 표현형 자료를 가지고 있는 개체는 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 546두, 836두과 898두였다. SNP정보는 있지만 표현형이 없는 개체는 종모돈과 후보돈인 경우였다. 4. 품종별 평균 소수대립유전자빈도는 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 0.24, 0.26과 0.26으로 나타났으며, 다양성정보상수 (PIC, polymorphism information constant)는 각각 0.26, 0.27과 0.28로, 전반적으로 Berkshire에서 낮게 나타났다. 5. 인접한 표지인자간의 평균 연관불평형()은 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 0.409, 0.285와 0.411로 추정되었으며, 염색체별 인접한 표지인자간의 평균 연관불평형()은 Berkshire종 14번 염색체(0.454), Landrace종 14번 염색체(0.384), Yorkshire종 13번 염색체(0.476)에서 가장 높게 나타났다. 6. Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 1~5세대의 유효집단 크기는 각각 22.2두, 32.2두와 37.8두로 추정되었으며, 50세대에서 10세대까지 일정한 기울기로 유효집단의 크기가 감소하였다. 7. 총산자수(생존산자수)에 대한 유전력은 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 0.078(0.076), 0.107(0.102)와 0.121(0.121), 총산자수(생존산자수)에 대한 반복력은 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 0.176(0.176), 0.190(0.164)와 0.188(0.171)로 추정되었다. 총산자수와 생존산자수의 유전상관은 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 0.975, 0.938과 0.963으로 높게 추정되었다. 8. 품종별 총산자수와 생존산자수에 대한 육종가의 분포는 각각 Berkshire (-1.34~1.47두), Landrace(-1.79 ~1.87두), Yorkshire(-2.60~2.94)와 Berkshire (-1.01~1.35두), Landrace(-1.56 ~1.74두), Yorkshire(-2.42~2.86)으로 나타났다. 9. 총산자수와 생존산자수에 대하여 SNP정보가 있는 개체들의 육종가의 신뢰도가 SNP정보가 없는 개체들의 육종가의 신뢰도보다 항상 높게 나타났다 10. Berkshire의 경우 총산자수와 생존산자수에 대한 유전적 개량은 나타나지 않았으며, Landrace와 Yorkshire의 총산자수와 생존산자수에 대한 연간 유전적 개량량은 각각 0.06두, 0.09두와 0.05두, 0.08두로 추정되었다. 11. 품종별 총산자수와 생존산자수에 대한 SNP 효과는 거의 0에 가까운 표지인자가 가장 많이 분포하였으며, 효과가 큰 표지인자는 소수만 존재하였다. 12. 추정된 SNP 효과값은 표준화시킨 후 다시 절대값을 취하였으며, 총산자수의 경우 4×표준편차의 값을 지닌 SNP의 수는 Berkshire, Landrace와 Yorkshire종에서 각각 11개, 8개와 19개였으며, 생존산자수의 경우 각각 14개, 9개와 13로 나타났다. 총산자수와 생존산자수에 대한 5×표준편차의 값을 지닌 SNP들은 Berkshire와 Landrace종에서는 나타나지 않았지만 Yorkshire종에서 ASGA0089457(5.20), ASGA0103374(5.11), ALGA0111816(5.32)과 ALGA0098882 (5.79) 등 4개의 SNP들이 나타났다.

SNP 유도된 SH-SY5Y 세포주에서 광 조사에 의한 세포 사멸 억제에 관한 연구

정병초 전남대학교 대학원 2007 국내박사

일산화질소(NO)는 뇌의 허혈성 손상, 수초 용해성 질환 및 퇴행성 신경질환에서 신경세포 손상에 관여하지만 일산화질소가 직접적으로 신경 독소로서 작용 되는 것이 아니라 과산화물(O₂^(-))과의 작용에 의해 Peroxynitrite(ONOO^(-))를 형성하여 세포내부에서 산화 손상(oxidative damage)을 주는 것으로 알려져 있다. ONOO^(-) 는 세포에서 직접적인 산화제로 작용하거나, ONOO^(-)의 분해를 통해 생성된 라디칼에 의한 세포사멸(apoptosis)을 유도한다. 그러나 ONOO^(-)가 세포사멸을 유도하는 메카니즘은 아직 불분명하며, 여러 보고에 따르면 연속적인 활성 산소(ROS)의 생성이 영향을 미칠 것이라고 추측되어 지고 있다. 본 연구의 목적은 특정 파장의 광 조사를 이용하여 과산화물의 제거를 통한 ONOO^(-)의 생성 저해가 세포 사멸 억제에 관여하는 기전을 연구하는 것이다. 이를 위해 SH-SY5Y 세포주에 일산화질소의 공여체인 Sodium Nitroprusside(SNP)로 세포사멸을 유도하였고, 이의 억제를 위해 특정 파장의 광조사를 시행하였다. MTT분석, DNA 분절분석, 유세포 분석, 단백질 분석 및 caspase-3,-9활성 분석을 시행하였다. 또한 NO의 변화를 관찰하기 위하여 NO의 방출량과 ROS 량 및 ONOO^(-)을 측정하였다. 실험결과, SNP가 처리군에서 세포증식은 대조군에 비해 50%정도로 감소하였다. 그리고 광 조사를 시행 후 특히, 590nm의 광조사군에서 가장 높게 약 80%까지 회복되었다. 유세포 분석과 DNA 분절분석 결과, SNP가 처리된 군에서 세포 사멸이 관찰되었으나 590nm 광조사 군에서는 세포사멸 양상이 감소하였다. NO 방출량과 총ROS 량 SNP 처리에 따라 모두 증가 되었으나, 590nm 광조사 그룹에서는 NO의 방출량이 높게 유지되었음에도 불구하고, 총 ROS 량은 감소되었다. 또한 SNP의 처리에 따라 유도된 cytochrome C의 방출은 590nm 광조사에 의해 저해 되었고, 이에 따라 caspase-3와 -9의 활성은 현저하게 감소되었다. 위의 결과를 종합해 보았을 때, 590nm의 광조사가 NO에 의해 유도된 미토콘드리아 의존성 세포 사멸 경로를 차단하여 신경세포사멸을 차단하였다고 보여주어, 광조사가 신경세포의 퇴행성 질환의 진행을 억제하는데 이용될 수 있음을 알 수 있었다. The nitric oxide (NO) is a major factor contributing to the loss of neurons in ischemic stroke, demyelinating diseases, and other neurodegenerative disorders. But it is known that NO is not functioning as a direct neurotoxin. NO combined with superoxide (O₂^(-)) by the diffusion-controlled reaction, formed a peroxinitrite anion (ONOO^(-)), and this species has been shown to contribute to oxidative signaling and damage. ONOO^(-) stimulates apoptosis in many cell types, whether ONOO^(-) acts directly as an oxidant or the induction of apoptosis is because of the radicals derived from ONOO^(-) decomposition. But, the mechanism by which ONOO^(-) induces apoptosis is unclear although subsequent formation of reactive oxygen species (ROS) has been suggested. The aim of present study is to investigate the anti-apoptotic pathway by inhibition of ONOO^(-) synthesis through scavenging of ROS with specific wavelength of light irradiation. The present study was investigated the anti-apoptotic effect by specific wavelength of irradiation in Sodium Nitroprusside (SNP) treated SH-SY5Y cells, using by MTT, DNA fragmentation, flow cytometric assay, and caspase assay. Also, NO release and ROS level was measured in order to observe the changes of NO released involved in radicals by Griess reaction analysis and DCF-DH. Results showed that the cell viability was reduced to around 60% of control by SNP treatment, and relieved of 80% by 590nm irradiation. The apoptotic cells were observed by flow cytometric and DNA fragmentation assay in SNP-treated group, but to be reduced in 590nm irradiation group. Released NO and ROS level were increased after SNP treatment but only ROS level was decreased in 590nm irradiation group, in spite of high NO concentration by SNP. Also, cytochrom C release was found in SNP-treated group but not in 590nm irradiation group, followed by the decreased expression of caspase-3 and -9. Taken together, 590nm irradiation can protect neuronal death through by blocking NO-induced mitochondrial apoptotic pathway. Also, it suggests that specific wavelength of irradiation could be used for prevention of neurodegenerative disorder.

A SNP Ranking Method Using Linkage Disequilibrium Network in disease association study : 질병연관성 분석에서 연관 불균형 네트워크를 사용한 SNP 순위 결정 방법에 관한 연구

Jadamba, Erkhembayar 경북대학교 대학원 2011 국내석사

Identifying genetic variation that underlies the etiology of common and complex disease is one of important interests in current molecular medicine and pharmacogenomics Out of all the genetic variations, the SNPs are known to contribute to 90% of them with being almost uniformly distributed across the genome. In addition, the presence of some SNPs can be involved in increasing the risk of complex disease, although most SNPs are not responsible for causing any disease phenotype. Ranking and finding single nucleotide polymorphism (SNPs) that are involved in human diseases, such as cancer, is a one of primary challenge in current disease association studies. Knowledge of such SNPs is expected to enable timely diagnosis, effective treatment and prevention of human disease. Further , many attentions are paid to understand the biological meaning of the identified associated genes of such SNPs. In Genome Wide Association Study (GWAS), SNPs are being genotyped for case-control studies, where the association of SNPs with phenotype is studied. Case and control studies compare frequency of SNP allele in two well defined groups’ individuals. In GWAS study or disease association study, all the SNPs in given dataset are firstly ordered according to their statistical significance for the further analysis. However, performing ranking SNPs based on only genotype call data impose certain restrictions. In this thesis, we propose an integrative ranking method, SNPRank, which improves the prioritization of SNPs in disease association study by using Linkage Disequilibrium network. When the dependence between SNP is high, the two SNPs are considered to be in a state of high LD. Proposed SNPRank method allows us to combine linkage disequilibrium connectivity and conventional rank statistics to produce more robust SNP markers in disease association study, compared with traditional methods only based SNP genotype frequency. For evaluation, we applied this method to identify SNP markers associated with prostate cancer in Castro et al. (2009). 최근에는 암과 같은 인간의 질병에서 질병관련 연관성 분석을 통해 단일염기서열의 순위를 결정하는 중요한 연구 중에 하나이다. 질병과 관련된 단일염기서열의 정보를 통해 인간의 질병의 효과적인 치료 및 예방, 진단 등을 할 수 있다. 또한, 이러한 SNP들과 관련된 유전자를 통해 생물학적인 의미를 이해할 수 있다. 유전체 전장 연관성 분석(Genome-Wide Association Study)은 환자와 정상인(case-control) 샘플 그룹간의 차이를 통계적인 분석을 통해 질병과 관련된 유의한 SNP들을 검출하는 방법이다. 본 논문에서는 SNP의 연관불균형 분석을 통해 생물학적으로 서로 관련성이 높은 SNP들 간에 생물학적인 네트워크를 생성하였다. 이 생물학적인 네트워크를 유전체 전장 연관성 분석과 결합하여 기존의 통계적인 방법에 의해서만 결정되는 방법보다 생물학적인 의미를 더하여 유의한 SNP 검출 방법을 제안한다. SNP의 연관불균형 분석은 동일 염색체상에서 생물학적으로 서로 연관성이 높은 SNP들을 검출하는 방법이다. 특정 SNP가 질병과 관련성이 높다면 연관불균형 분석을 통해 찾은 연관성이 높은 SNP도 질병과 관련성이 높을 것이라 가정할 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법을 통해 통계적인 유전체 전장 연관성 분석에서 순위가 낮게 나오더라도 질병과 관련성이 높은 SNP에 가중치를 주어 생물학적으로 유의한 SNP들을 검출하는 방법인 SNPRank를 제안한다. Castro et al. (2009)의 전립선 암관련 SNP chip 실험데이터를 이용하여 기존의 유전체 전장 연관성 분석과 본 논문에서 제안한 방법을 기존의 알려진 전립선 암관련 마커 유전자 정보를 이용하여 비교 분석하였다.

Association between PAX9 SNPs and nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate in the Korean population

이진경 서울대학교 대학원 2012 국내박사

The purpose of this study was to investigate the contribution of the PAX9 gene to the risk of nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate (NS-CL/P) in the Korean population. Samples were obtained from 142 Korean NS-CL/P families (90 males and 52 females; nine cleft lip, 26 cleft lip and alveolus, and 107 cleft lip and palate; 76 trios and 66 dyads). A total of ten single nucleotide polymorphisms (SNPs) were tested for association with Korean CL/P case-parent trios using both the transmission disequilibrium test (TDT) and the conditional logistic regression model. The minor allele frequency (MAF), heterozygosity, and a χ2 test for Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) at each SNP were computed for parents. Pairwise linkage disequilibrium (LD) was computed as both D′ and r2 for all SNPs. Both allelic and genotypic TDTs were performed for individual SNPs using the family-based association test program (fbat), and sliding windows of haplotypes consisting of two to eight SNPs were also tested using the haplotype-based association test program (hbat). Genotypic odd ratios (GORs) were obtained from the conditional logistic regression models under the assumption of additive, dominant, and recessive genetic models using STATA software. The family-based TDT using individual SNPs and two- to eight-SNP haplotypes of the gene indicated a significant association at one SNP, rs17104928 (p=0.014). The haplotype analysis revealed that the association was most significant for the haplotype consisting of three SNPs (rs2073247, rs17104928, and rs17176643; p=0.007). G/A heterozygoteat rs17104928, which is comprised of major allele G and minor allele A, had a significantly increased association with CL/P cases [GOR=2.88, 95% confidence interval=1.42~5.84, p=0.0014, dominant model]. The high-risk SNP and genotype identified here may provide a better understanding of the etiological role of the PAX9 gene in NS-CL/P and potential options for genetic counseling. 본 연구의 목적은 transmission disequilibrium test(TDT)와 conditional logistic regression을 이용하여 한국인에서 PAX9 유전자와 구순구개열의 연관관계를 알아보기 위함이다. 142명의 한국인 비증후군성 구순구개열환자와 그 부모(남자 90명, 여자 52명; 구순열9명, 구순치조열 26명, 구순구개열 107명; 76trios, 66 dyads)를 대상으로 말초혈액을 채취하여 이로부터 DNA를 추출하여 분석할10개의 PAX9단일염기다형성(SNP)을 선택하였다. 선택된 각각의 SNP와 여러 개의 SNP으로 이루어진 haplotype에 대해 transmission disequilibrium test(TDT)와 conditional logistic regression model을 이용하여 구순구개열과의 연관성을 분석하였다. 환자의 부모를 대상으로 각각의 SNP에 대해 Minor allele frequency(MAF), heterozygosity, 그리고 Hardy-Weinberg equilibrium에 대한 χ2 test결과를 계산하였다. 모든 SNP에 대해 pairwise linkage disequilibrium (LD)을 계산하여 D′과 r2을 구하였다. 각 SNP에 대한 allelic TDT와 genotypic TDT, 그리고2개에서 8개의 SNP로 구성된 haplotype analysis 는 family-based association test program (fbat)을 이용하였다. Genotypic odd ratios (GORs)는 STATA software 를 이용하여codominant, dominant, recessive 세 가지 유전 모델의 가정 하에 conditional logistic regression models 을 이용하여 계산하였다. 이로부터 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각각의 SNP와 2에서 8개로 이루어진 haplotype을 이용한 family-based TDT 결과 한 개의 SNP(rs 17104928)에서 유의성 있는 상관관계를 보였다. (P=0.014) 2. Haplotype 분석 결과 3개의 SNP (rs2073247, rs17104928, rs17176643)으로 구성된 haplotype에서 가장 유의성이 높은 상관관계를 보였다. (P=0.007) 3. Genotypic odds ratio 분석에서는 rs17104928의 G/A heterozygote가 dominant model 하에서 유의성 있는 연관관계를 보였다. (GOR=2.88, 95% confidence interval, 1.42-5.84) 본 연구의 결과 구순구개열의 위험도가 높은 것으로 나타난 PAX9 유전자의SNP와 genotype은 한국인에서 비증후군성 구순구개열의 유전적 원인에 대한 이해에 도움을 줄 수 있을 것이다.

Genome-wide association study to identify QTL for growth and carcass quality traits in Korean native cattle, Hanwoo

Li Yi 영남대학교 대학원 2012 국내박사

본 연구의 목적은 고밀도 대용량SNP 칩을 한우집단의 유전적 특성을 규명하고 한우의 성장과 품질에 관여하는 Quantitative trait loci(QTL)을 발굴하고자 수행하였다. 본 연구에 이용된 샘플은 농협 서산 한우개량사업소에 사육되고 있는61두의 종모우들과 그들로부터 생산된 거세우 486두를 이용하였으며, 연구 대상 형질은 이유시 체중 (weaning weight, WWT), 12개월령 체중 (365-d yearling weight, YWT), 도체중(carcass weight after slaughter, CWT), 등지방두께(backfat thickness, BFT), 등심단면적(longissimusdorsi muscle area, LMA) 및 근내지방도(marbling score, Marb) 였으며 이들 형질에 연관되어 있는 QTL들을 발굴하고자 Illumina bovine 54,001 SNP chip을 이용하였다. 주요 연구결과는 다음과 같이 요약된다. 1. 한우집단에서 유효집단크기와 게놈전반에 걸친 선발신호(selection signatures)가 조사되었다. LHCM방법을 이용하여 Haplotype들을 결정하였고 거세우들의 모든 상염색체에서 maternal haplotypes만을 선별하였다. 유효집단크기(Ne)는 syntenic SNPs사이의 연관불평형 정보로부터 추정하였는데, 유효집단크기가 약3,200세대 전에 4,000으로 시작하여 점차적으로 감소되는 경향을 보였다. 두드러진 점은 유효집단크기가 급격히 감소하는 두 시기, 즉 25~50세대 와 10~25세대였는데, 10~25세대, 즉 1980년대에 인공수정 기술을 사용하여 후대검정을 통한 종모우를 선발여 정액을 증식 보급하는 한우 육종프로그램이 진행된 시기였다. 현재 한우집단 Ne는 약 300으로 추정되었다. 유전체 위치 상에서selection signature를 확인하기 위해서, 넓은 범위의 haplotype test가 수행되어 P<0.01의 유의 수준에서 최근에 일어난 positive selection의 증거가 되는 95개 구간을 밝혀내었다. 그중 가장 높은통계적 유의성을 가진 11개의 공통되는 핵심 구간을 발견하였데 이 염색체 지역에서는 한우와 다른 품종에서 발굴된 경제형질과 관련된 QTL들이 확인되었다. 2. 본 연구에서는 한우에서 성장과 도체품질에 영향하는 상가적 또는 우성효과를 가진 SNP들을 발굴하기 위하여 전장연관분석을(whole genome association study, GWAS) 수행하였다. WWT, YWT, CWT, BFT, LMA, Marb형질에 영향하는 총 148개 SNP들을 발굴하였는데, 5% 염색체(게놈)수준으로 각 형질에 대하여 16(0), 18(4), 20(13), 11 (23) ,10(13) , 19 (1)개를 발굴하였다. 148 SNP중 91개의 SNP가 우성효과를 나타내었다. 이 SNP들은 17개 염색체(BTA 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 23, 26, 28)에 위치하여 35개의 QTL에 위치하였다. 특히 BTA14에 위치하는 CWT에 영향하는 SNP와BTA20에 위치하고 있는 QTL은 WWT, YWT, BFT 및 LMA에 영향을 끼치는 SNP들이 발굴되었다. 3. 주요 상가적 QTL을 발굴하기 위해서 세가지 연관불균형 지도방법이 적용 되었다: linkage disequilibrium single locus regression(LDRM), combined linkage and linkage disequilibrium analysis(LDVCM), BayesCπ. 분석 결과 YWT, LMA, Marb에 관여하는 QTL들이 WWT, CWT, BFT에 관여하는 QTL보다 더 많았다. 또 위의 세 모델에서 공통적으로 4개의QTL이 탐색되었었다 (64.1-64.9Mb for BTA7 for WWT, 24.3-25.4Mb for BTA14 for CWT, 0.5-1.5Mb for BTA6 for BFT and 26.3-33.4Mb for BTA29 for BFT). The objectives of this study were to characterize the genetic structure of the Korean native cattle, Hanwoo, and to identify quantitative trait loci (QTL) for growth and carcass quality traits using high-density SNP panels. The data set incorporated 61 sires, their 486 steers, and the 54,001 SNP (single nucleotide polymorphism) markers on 29 bovine autosomal chromosomes. Traits to be analyzed in this study were six growth and carcass quality traits including weaning weight (WWT), 365-d yearling weight (YWT), carcass weight after slaughter (CWT), backfat thickness (BFT), longissimus dorsi muscle area (LMA), and marbling score (Marb). Results were summarized as follows. 1. Effective population size (Ne) and evidence of selection signatures across the genome were investigated in Hanwoo. Haplotype phases were inferred by a LHCM method and maternal haplotypes were chosen across all the autosomal chromosomes. Ne was estimated from linkage disequilibrium between syntenic SNPs, and the results showed that Ne values started from 4,000 about 3,200 generations ago, decreasing gradually. However, there were two periods with drastic decrease of Ne, i.e. between 25~50 and 10~25 generations ago. In the latter the Hanwoo breeding program was implemented with the technique of artificial insemination produced by Korean proven sires from progeny tests. The Ne estimate of the current Hanwoo population was around 300. To identify selection signatures on any genomic position, a long-range haplotype test was applied. Our results revealed 95 regions exhibiting footprints of recent positive selection (P<0.01). We found 11 core regions with selection signature with strong statistical evidence, in which QTL were identified in Hanwoo and other cattle breeds. 2. A whole genome association study (GWAS) was conducted to identify additive and dominant SNPs for growth and carcass traits in Hanwoo. A total of 16(0), 18(4), 20(13), 11 (23) , 10(13) and 19 (1) SNPs were detected at the 5% chromosome (genome)-wise level for the traits, WWT, YWT, CWT, BFT, LMA and Marb, respectively. Among the 148 SNPs, 91 SNPs had dominance effects, suggesting that dominance inheritance mode be considered in genetic improvement for growth and caracass quality in Hanwoo. Thirty five QTL regions on 17 Bos taurus chromosomes (i.e. BTA 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 23, 26, and 28) were detected. Strong evidence for the QTL influencing CWT were detected on BTA14. Also, the QTL for WWT, YWT, BFT, and LMA were detected on BTA20. 3. Three different linkage disequilibrium (LD) mapping models were applied to detect additive QTL: linkage disequilibrium single locus regression(LDRM), combined linkage and linkage disequilibrium analysis(LDVCM) and BayesCπ. Our results indicated for WWT, CWT, and BFT more QTL were detected than for YWT, LMA, and Marb. Four QTL were confirmed from the three mapping methods, i.e. the QTL 64.1-64.9Mb for BTA7 for WWT, 24.3-25.4Mb for BTA14 for CWT, 0.5-1.5Mb for BTA6 for BFT and 26.3-33.4Mb for BTA29 for BFT, respectively.