곤충은 넓은 범위의 온도영역에 사는 것으로 알려져 있으나, 40℃가 넘는 고온이나 빙결온도 이하의 저온에서는 생존이 어렵다. 본 연구는 사육온도 조건이 다른 환경에서 대사중심 조직인 지방체의 유전자 발현을 분석하기 위해, 온도조건을 달리하여 담배나방을 저온 사육충 (3~10℃), 고온 사육충 (35℃)로 나누고 상온 사육충 (25℃)을 대조구로 사용하여 전사체 분석을 수행하였다. 저온에서 특이적으로 높은 발현을 보인 유전자는 표피단백질, △9 불포화효소, 글리세롤 3-인산 탈수소효소이며, 저온에서 발현이 낮아진 유전자는 키틴 합성효소, catalase, UDP-당전이 효소이다. 고온에서 특이적으로 높은 발현을 보인 유전자는 과산화물제거효소, metallothionein 2, phosphenolpyruvate carboxykinase, 트레할로스 운반단백질이었다. 고온에서 높고 저온에서 낮은 대조적 발현을 보인 유전자는 열충격단백질, glutathione peroxidase이었다. 이들 온도 특이적이거나 대조적 발현을 보이는 유전자는 기후변화에 관련한 특이마커로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

In this study, PAT protein of genetically modified maize was prepared from the recombinant E. coli strain BL21 (DE3), and mice were immunized with the recombinant PAT protein. After cell fusion and cloning, two hybridoma cells (PATmAb-7 and PATmAb-12) were chosen since the monoclonal antibodies (Mabs) produced by them were confirmed to be specific to PAT protein in the indirect enzyme-linked immunsorbent assay (ELISA) and western blot tests. There were no cross-reactions of either Mabs to other GM proteins or to the extracts of non-GM maize. The ELISA based on the PATmAb-7 can sensitively detect 0.3 ng/g PAT protein in corn. These results indicate that the developed Mabs can be used as bio-receptors in the development of immunosensors and biosensors for the rapid and simple detection of GM corn adulterated in foods.

기후 변화로 인한 수온의 상승은 어류 서식지에 영향을 미친다. 수온의 변화는 어류 생리 거의 모든 부분에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 기후 변화에 따른 수온의 상승은 산소 용해도의 감소 및 산소 운반 헤모글로빈의 결합 능 력의 감소로 인해 저산소증을 초래할 수 있다. 본 연구는 대서양 연어 (Salmo salar) 치어 성장의 최적수온 (15°C)보다 고 수온 (20°C)에 사육 시, 대서양 연어 치어의 건강상태를 평가 하기 위해 수행되었다. 평가 방법은 NGS RNAseq 분석방법을 이용하여 생체지표유전자를 개발하고, RT-qPCR 분석을 이용하여 생체지표유전자의 발현양상을 조사하는 것이다. 개발한 생체지표유전자로는 interferon alpha-inducible protein 27-like protein 2A transcript variant X3, protein L-Myc- 1b-like, placenta growth factor-like transcript variant X1, fibroblast growth factor receptor-like 1 transcript variant X1, transferrin, intelectin, thioredoxin-like, c-type lectin lectoxin-Thr1- like, ladderlectin-like 및 calponin-1 등이다. 선택된 생체지표 유전자는 NGS RNAseq 분석을 통해 수온변화에 민감하게 발현한 유전자들이며, RT-qPCR 분석을 통한 이들 유전자의 발현 양상은 NGS RNAseq 분석을 통한 발현 양상과 매우 유사하게 나타났다.

This study aimed to produce high-quality blastocysts and establish appropriate microinjection conditions for the introduction of target gene. First, we identified embryo development to the blastocyst stage after microinjection using the CRISPR/Cas9 system on the Cas9 protein or mRNA. As a result, we confirmed that blastocyst development in the Cas9 mRNA injected group significantly increased when compared to the Cas9 protein injected group (p<0.05). However, the blastocyst gene targeting rate increased in the Cas9 protein injected group when compared to the Cas9 mRNA injected group (p<0.05). Next, we treated the injection medium with 10 μg/ml of cytochalasin B (CB), and the microinjected embryos were cultured in CR1-aa medium supplemented with 0.1 μM of melatonin (Mela). Consequently, the blastocyst formation rate significantly increased in the CB treated group (p<0.05). After microinjecting embryos with the CB treated injection medium, we investigated blastocyst formation and quality via Mela treatment. Consequently, the Mela treated group demonstrated significantly increased blastocyst formation rates when compared to the non-treated group (p<0.05). Furthermore, immunofluorescence assay using RAD51 (DNA repair detection protein) and H2AX139ph (DNA damage detection protein) showed an increase in RAD51 positive cells in Mela treated embryos. Therefore, we verified the improvement in knock-in efficiency in microinjected bovine embryos using Cas9 protein. These results also demonstrated that the positive effect of the CB and Mela treatments improved the embryonic developmental competence and blastocyst qualities in genetically-edited bovine embryos.

돼지의 생시체중은 생존율과 폐사율에 밀접한 관련이 있어 양돈산업에서 자돈 관리와 직결된 중요한 경제형질이다. 본 연구는 Genome-Wide Association Study(GWAS) 분석을 통해 순종 랜드레이스의 생 시체중과 관련된 위치상 후보유전자 탐색을 실시하였다. 생시체중의 유의적 관련 분석 결과, genomewide suggestive level에서 유의성 있는 single nucleotide polymorphism(SNP) marker는 3번 염색체 (ASGA0098921, P=2.41×10-5)와 4번 염색체(H3GA0013451, P=2.47×10-5)에서 각각 1개씩 동정되었다. 이들 SNP marker가 위치한 3개의 유전자(LOC110260055, LOC100156472, LOC100157689)들은 순종 랜드레이스 생시체중의 위치상 후보 유전자이며, 이들 유전자 정보를 이용해서 순종 랜드레이스 생시 체중을 선발할 수 있는 기초 연구 자료가 될 것으로 사료된다.

As a transcription factor, the CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP) induces the expression of specific genes by interacting with their promoters. C/EBP can trigger to express other genes, because it can open chromatin structure after binding to DNA, then lead to another transcription factors. In this study, we investigated the features and post-exercise expression patterns of two genes in the C/EBP family, C/EBPβ and C/EBPδ. The basic region leucine zipper motif (bZIP) is a crucial region of C/EBP, and analysis of synonymous and non-synonymous substitution ratios revealed that bZIP regions were well conserved in mammalian species. Quantitative real-time RT-PCR data showed that C/EBPβ and C/EBPδ expression increased significantly in the muscle after exercise, but did not do so in the blood. We therefore propose that exercise-induced increased expression of C/EBPβ and C/EBPδ may stimulate gene expression in physiological pathways in muscle cells.

Direct spring loaded pressure relief valve(DSLPRV) is a safety valve to relax surge pressure of the pipeline system. DSLPRV is one of widely used safety valves for its simplicity and efficiency. However, instability of the DSLPRV can caused by various reasons such as insufficient valve volume, natural vibration of the spring, etc. In order to improve reliability of DSLPRV, proper selection of design factors of DSLPRV is important. In this study, methodology for selecting design factors for DSLPRV was proposed. Dynamics of the DSLPRV disk was integrated into conventional 1D surge pressure analysis. Multi-objective genetic algorithm was also used to search optimum design factors for DSLPRV.

Immortalization is an essential process of the transformation of cells to a neoplastic growth. High risk human papillomavirus (hrHPV) infection has been the major cause of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). The aim of this study was to search for a novel pathway causing immortalization in HPV16 E6/E7 transfected immortalized oral keratinocytes (IHOK). hrHPV integration sites were identified through DNA sequencing. HPV16 E6/E7 genes were integrated into 1q32.2, 12q21.2, 15q15.2, and 19q13.43 in IHOKs. Array-CGH was conducted to examine the deranged sites of the genes of IHOK. Of the 587 amplification genes, 70 genes were resided on chromosome 20. We selected PLAGL2 and MAPRE1 as the most amplified genes. PLAGL2 and MAPRE1 mRNA showed higher expression in IHOK than in normal keratinocytes. Knockdown of MAPRE1 significantly reduced telomerase activity. The analysis using a public database substantiated our data, showing the amplification of chromosome 20 and MAPRE1. In conclusion, our results suggest that MAPRE1 could play a crucial role in activating telomerase activity in hrHPV-infected cells. This finding may provide basic data to develop a novel target therapy for hrHPV-related HNSCC.

Quantum-inspired Genetic Algorithm (QGA) is a probabilistic search optimization method combined quantum computation and genetic algorithm. In QGA, the chromosomes are encoded by qubits and are updated by quantum rotation gates, which can achieve a genetic search. Asset-based weapon target assignment (WTA) problem can be described as an optimization problem in which the defenders assign the weapons to hostile targets in order to maximize the value of a group of surviving assets threatened by the targets. It has already been proven that the WTA problem is NP-complete. In this study, we propose a QGA and a hybrid-QGA to solve an asset-based WTA problem. In the proposed QGA, a set of probabilistic superposition of qubits are coded and collapsed into a target number. Q-gate updating strategy is also used for search guidance. The hybrid-QGA is generated by incorporating both the random search capability of QGA and the evolution capability of genetic algorithm (GA). To observe the performance of each algorithm, we construct three synthetic WTA problems and check how each algorithm works on them. Simulation results show that all of the algorithm have good quality of solutions. Since the difference among mean resulting value is within 2%, we run the nonparametric pairwise Wilcoxon rank sum test for testing the equality of the means among the results. The Wilcoxon test reveals that GA has better quality than the others. In contrast, the simulation results indicate that hybrid-QGA and QGA is much faster than GA for the production of the same number of generations.

화색변형 화훼 형질전환체 개발을 위한 유전자를 개발하고자 클레마티스로부터 청색소 발현 유전자를 동정하여 ClF3 ′5 ′H로 명명하였다. 아그로박테리움 공동배양 경유 형질전환기술을 이용 하여 페튜니아 Dream’s Red 품종에 ClF3 ′5 ′H 유전자를 도입하였 고, 선발배지에서 재분화한 식물체 51개체를 PCR분석하여 49개체로 ClF3 ′5 ′H 유전자의 도입을 확인하였다. 또한 22개체의 서던분석 을 통해 ClF3 ′5 ′H 유전자가 1~3개 copy가 도입되었음을 확인하였 고, 노던분석을 통해 형질전환체에서의 ClF3 ′5 ′H 유전자의 정상 적인 발현을 확인하였다. ClF3 ′5 ′H 유전자가 도입된 페튜니아 형질전환 식물체 7개체가 개화할 때 ClF3 ′5 ′H 유전자가 도입된 페튜니아아의 꽃잎 주요색이 적색에서 진적색으로, 화관 내부색이 적보라색에서 진적보라색 또는 자주색 계역로, 암술머리색이 연두색에서 자주색 계열로, 꽃잎 가장자리 모양이 물결모양으로 변형되는 것을 확인하였다. 또한 실시간 정량 유전자 분석을 통해 형질전환 7개체에서의 표현형적 변화가 ClF3 ′5 ′H 유전자의 발현에 의한 것임을 입증하였다.

The application of the theoretical model to real assembly lines has been one of the biggest challenges for researchers and industrial engineers. There should be some realistic approach to achieve the conflicting objectives on real systems. Therefore, in this paper, a model is developed to synchronize a real system (A discrete event simulation model) with a theoretical model (An optimization model). This synchronization will enable the realistic optimization of systems. A job assignment model of the assembly line is formulated for the evaluation of proposed realistic optimization to achieve multiple conflicting objectives. The objectives, fluctuation in cycle time, throughput, labor cost, energy cost, teamwork and deviation in the skill level of operators have been modeled mathematically. To solve the formulated mathematical model, a multi-objective simulation integrated hybrid genetic algorithm (MO-SHGA) is proposed. In MO-SHGA each individual in each population acts as an input scenario of simulation. Also, it is very difficult to assign weights to the objective function in the traditional multi-objective GA because of pareto fronts. Therefore, we have proposed a probabilistic based linearization and multi-objective to single objective conversion method at population evolution phase. The performance of MO-SHGA is evaluated with the standard multi-objective genetic algorithm (MO-GA) with both deterministic and stochastic data settings. A case study of the goalkeeping gloves assembly line is also presented as a numerical example which is solved using MO-SHGA and MO-GA. The proposed research is useful for the development of synchronized human based assembly lines for real time monitoring, optimization, and control.

Characteristics of induced pluripotent stem (iPS) cells are consistent with those of embryonic stem (ES) cells. However, exogenous genes integrated by using retrovirus delivery systems cannot be completely removed from the cells. In a recent report, activation-induced cytosine deaminase (AID) and thymine DNA glycosylase (TDG) can induce pluripotency state in mouse differentiated cells through the process of DNA demethylation. Thus, we hypothesized that the two reprogramming factors may convert efficiently bovine differentiated cells into pluripotency state. So, genes of AID and TDG were integrated into pCMV6-AC-IRES-GFP-Puro expression vector, which was transfected into bovine differentiated cells. As results, the colonies derived from AID+TDG-induced bovine cells were formed on day 7 after culture. The number of AP positively colonies in AID+TDG-induced bovine cells was significantly higher than in AID-induced bovine cells (p<0.05). Additionally, expression of pluripotent genes (OCT-3/4, NANOG, SOX2) was slightly increased in AID+TDG-induced bovine cells, as compared to AID-induced bovine cells. Protein expressions of OCT-3/4, NANOG and SOX2 in AID+TDG-induced bovine cells were slightly increased rather than AID-induced bovine cells. Finally, DNA demethylation in the promoter regions of pluripotent markers in AID+TDG-induced bovine cells was increased than that of AID-induced bovine cells. In conclusion, pluripotent stem cells could be efficiently produced from bovine differentiated cells by using non-integrating delivery system with the reprogramming factors (AID and TDG).

1994년 무르지 않는 토마토가 처음으로 유전자변형 식품으로 상업화를 승인 받은 이래, 미승인 유전자변형 작물의 유출은 끊임없이 보고 되고 있다. 2000년 Starlink 옥수수 유출 사건 이후에 가장 최근에는 2016년에는 미국에서 수입되는 밀에 미승인 유전자변형 밀이 혼입된 것으로 밝혀 지며 유전자변형 식품에 대한 철저한 규제와 관리가 요구되고 있다. 이에 국외에서는 자국 실정에 맞는 승인 및 미승인 유전자변형 식품의 검사 체계를 확립하여 효율적인 관리를 위해 노력하고 있다. 본 연구에서는 우리나라 실정에 맞는 검사 체계 확립을 위해 유럽 연합, 일본의 승인 및 미승인 유전자변형 식품 검사 체계를 비교ㆍ분석하였다. 일본과 유럽 연합 모두 스크리닝-이벤트 특이적 검사의 순서로 진행되나, 일본의 경우 유럽 연합과 다르게 미승인 유전자변형 이벤트의 검사 체계와 결과 분석에 대한 결정 트리를 이벤트별로 제시하는 특징을 가지고 있었다. 본 연구에서는 기존의 검사 체계를 이용하여, 우리나라에서 사용 가능한 유전자 변형 식품의 검사 체계를 제안하였다.

유전자변형생물체(GMO)에 대한 인식도 조사를 위해 일간지 및 방송매체 등의 미디어에서 활동하고 있는 언론인 100명(2017.9.1.~9.30)을 대상으로 구조화된 설문지를 이용하여 설문조사를 실시하였다. 전체 기자의 47.0%가 GMO에 대해 '알고 있다’고 응답했으며, 평소 GMO에 관심이 있는 언론인 74.0%가 응답하였다. 관심이 있는 이유는 ‘안전성에 의문이 들어서’가 65.0%, ‘GMO에 대한 국민의 불안감이 커서’ 56.0%로 안전성에 대한 관심이 높았으며, 국민여론 형성을 위해 GM작물, GM식품 등의 필요한 정보에 대해서는 '식품으로서의 안전성에 대한 정보’(78.0%)와 'GM기술의 기대와 우려에 대한 정보’(24.0%)로 유전자변형생물체의 안전성 정보에 대한 정보를 가장 필요로 했다. ‘일반농작물, 일반식품과의 영양분 등에서 실질적으로 동등한지 여부에 대한 정보‘(12.8%), '환경에 미치는 영향에 대한 정보‘(12.2%)나 '해외동향 등에 대한 정보‘(14.0%)에 대해서는 낮은 응답률을 보였다. 유전자변형기술에 대해서는 21.0%가 유전자변형으로 생긴 특이 생물 종으로 환경파괴, 인체 위해 등을 우려하였고, GM작물의 안전성에 대해서는 ‘위험하다’는 의견이 56.0%로 ‘안전하다’ 17.0%에 비해 높아 아직까지 GM작물의 안전성에 대한 우려가 높다. 우리나라의 GM작물 개발에 대해서는 ‘식용이 아닌 사료나 화훼, 의료용 등의 GM작물로만 국한해서 개발해야 한다’는 의견과 ‘우리나라도 다른 나라에 대적할 GM작물을 상업화시켜야 한다’가 36.0%로 가장 높은 반면 9.0%는 ‘우리나라의 GM작물 상업화는 시기상조’이고 5.0%는 ‘절대적으로 우리나라는 GM작물을 상업화해서는 안된다'고 응답하였다. GMO 관련 여론 형성을 위해 누구를 대상으로 커뮤니케이션하면 좋은지에 대해서는 ‘언론매체(미디어)’가 47.0%, ‘전문가(과학자/교수/의사)’ 19.0%의 순으로 미디어와의 커뮤니케이션이 필요한 것으로 응답하였다. 향후 미디어의 올바른 GMO 인식제고를 위해서는 안전성에 대한 올바른 정보 제공이 필요하며, 미디어와의 지속적인 커뮤니케이션이 필요할 것으로 보인다.

전 세계적으로 저곡해충 방제를 위해 포스핀 훈증제가 많이 사용되어 왔다. 포스핀 훈증제의 지속적인사용으로저곡해충의 포스핀 훈증제 저항성이 보고되고 있다. 포스핀 훈증제 저항성 저곡해충의 출현 빈도가 높아짐에 따라유전자 분석을 통해 유전자 변이를 파악하고, 포스핀 훈증제 저항성 해충에 맞는 방제방법 확립이 필요하다. 본연구에서는 저곡해충 3종(가루개나무좀, 거짓쌀도둑거저리, 쌀바구미)의 포스핀 훈증제 저항성종과 감수성종에대하여 포스핀 저항성 획득 유무를 확인할 수 있는 Dihydrolipoamide dehydrogenase(DLD) 유전자의 아미노산 변이를비교분석하였다. 시험결과 포스핀 훈증제 저항성 가루개나무좀과 거짓쌀도둑거저리는 P(Proline)에서 S(Serine)로아미노산 변이가 일어났고, 쌀바구미에서는 N(Asparagine)에서 T(Threonine)로 아미노산 변이를 확인하였다.

본 연구는 열 스트레스 하에서 오리사료 내 대사에너지(ME) 수준이 오리의 간, 십이지장 융 모, 미생물, 유전자 조절에 미치는 영향을 조사하였다. 총 240마리의 육용 오리 채리밸리(Anas platyrhynchos)를 4처리구로 완전임의배치 한 후 42일 동안 사육하였다. 처리구는 ME 2900 kcal/kg, ME 3000 kcal/kg, ME 3100 kcal/kg 및 ME 3200 kcal/kg로 구분하였다. 간 조직은 처리구 사이의 차이가 없었고, 십이지장 융모 및 창자샘 길이는 ME 3000과 비교할 때 2900은 10.58% 감소하였으나 3100, 3200과의 사이에 차이는 없었다. 맹장 Latobacillus는 ME 3000과 비교할 때 2900은 9.47% 감 소하였으나 3100, 3200은 각각 2.52, 3.24% 증가하였다. Total aerobic bacteria, E. coli, Coliform bacteria는 ME 3000과 비교할 때 2900은 증가하였으나 3100, 3200은 차이가 나타나지 않았다. 간에서 HSP (heat shock proteins)-mRNA 중 HSP 90-α는 ME 3000과 비교할 때 2900은 48.60% 감소하였 으며 3100, 3200은 차이가 없거나 증가하였다.

We investigate that the impact of freshwater organism exposed to the salinity environment by the frequent rainfall following climate change. To evaluate the stress response following salinity exposure, we assessed the survival rate, molting success rate, the developmental period and mouthpart deformities in Chironomus riparius. In addition, we measured the molecular responses of biomarker gene, gene expression of heat shock protein 70 (HSP70) in C. riparius exposed to salinity after 96 hour. The C. riparius survival rates were showed on time dependent manner and not observed survival organisms above 15 psu at day 4. The pupation and emergence of C. riparius were not seen above 15 psu, and the molting success rate was less than 20% at 10 psu. The developmental retardation of C. riparius was well observed in the pupation and emergence period and was delayed by 4 days at 10 psu compared to the control and 5 psu. The mouthpart deformities after salinity exposure at 96 or 72 hour were observed at 10 psu and 15 psu. The expression of C. riparius HSP70 level was significantly increased exposure to 5 psu and 10 psu. Thus, salinity has been caused to be various ecotoxicological and molecular stress responses on freshwater organisms similar to harmful substances such as EDCs and so on.