Genetics and Genomics Commons^™

Investigating The Dna-Binding Role Of Tbp1 In Toxoplasma Gondii: Expression And Characterization Of A Recombinant Protein, Madison T. Jeckell

Honors Theses and Capstones

Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasite with a complex life cycle and an unusual transcriptional machinery compared to other eukaryotes. Unlike most organisms, Toxoplasma lacks multiple well-conserved promoter motifs and has multiple TATA-binding proteins (TBPs), including TBP1, whose function in DNA binding and transcription regulation is poorly understood. This study aimed to generate and express a recombinant TBP1 protein from Toxoplasma to enable future DNA-binding assays and motif identification. Using RT-PCR, the TgTBP1 gene was amplified and cloned into a pGEX vector to produce a GST-tagged protein. The recombinant plasmid was transformed into E. coli BL21 cells, and protein …

18s Metabarcode Analyses Of Eukaryotic Species In The Respiratory Microbiomes Of Wild Canids From New Hampshire, Collin Sinclair Blake

Honors Theses and Capstones

This study is of an exploratory nature and focuses on characterizing the eukaryotic microbiota present in the respiratory tissues of six wild canids and one domestic canine. The contents of this document largely pertain to dry lab analyses of 18S barcodes in bioinformatics programs – primarily QIIME2 running in the GitBash command line, service for which was hosted by the UNH Ron Bioinformatics training server. All procedures listed within the section below were performed by second parties at the UNH Hubbard Center for Genomics Studies (HCGS), the New Hampshire Veterinary Diagnostics Lab (NHVDL), and the UNH Microbial Ecology and Emerging …

The Role Of Horizontal Gene Transfer In Antibiotic Resistance Amidst Prevalent Community And Healthcare-Associated Mrsa Rates, Gabrielle Nascimento

Honors College Theses

In recent decades, cases of community-acquired MRSA (CA-MRSA) and healthcare-associated MRSA (HA-MRSA) have been on the rise. The ability of antibiotic resistance to transfer between microorganisms greatly expands its threat to the effective treatment and containment of bacterial infections. The mecA gene is found on a mobile cassette within the Staphylococcal cell and encodes for PBP2a, an alternate version of penicillin-binding protein (PBP) with less binding affinity for β-lactam antibiotics, increasing resistance to the effects of antibiotics. The goal of this research is to investigate the horizontal transfer of the mecA gene between various Staphylococcus species as well as to …

Genetic Property Rhetoric And The Public Domain, David Fagundes

Faculty Articles

Among the many themes that illuminate Jorge Contreras’s The Genome Defense, this Essay focuses on property. It considers the rhetorical role played by property in convincing both courts and the public that patenting genetic data was legally and ethically objectionable. This Essay begins by locating property—and public property—as a major theme in the dialogue surrounding the Myriad litigation. It then situates this rhetorical move in the context of property-talk generally, highlighting the distinctiveness of leveraging public rather than private ownership as a means of accessing moral intuitions. Finally, this Essay reflects on what the use of public property rhetoric …

การศึกษาความสัมพันธ์และความถี่ของการตรวจพบเอชแอลเอแอนติบอดี (Anti-Hla Class I) ในหญิงตั้งครรภ์ที่คลอดก่อนกำหนด ในกลุ่มตัวอย่างชาวไทย, สิริกุล เหล่าศรีวิจิตร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การคลอดก่อนกำหนด (ก่อน 37 สัปดาห์) เป็นปัญหาสาธารณสุขสำคัญทั่วโลก และในไทย ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิตและภาวะแทรกซ้อนในทารกแรกเกิด การคลอดก่อนกำหนดส่วนใหญ่เกิดขึ้นเองโดย ไม่ทราบสาเหตุ จากหลักฐานก่อนหน้านี้พบว่า anti-HLA antibody อาจมีส่วนเกี่ยวข้องกับการคลอดก่อน กำหนดในประชากรชาวชิลี วัตถุประสงค์ของงานวิจัยจึงต้องการศึกษาความถี่และความสัมพันธ์ของแอนติบอดีต่อ Human Leukocyte Antigen class I ในหญิงตั้งครรภ์ชาวไทยที่คลอดก่อนกำหนด และสร้างโมเดลทำนายภาวะ คลอดก่อนกำหนดโดยใช้ปัจจัยเสี่ยง และผล anti-HLA class I กลุ่มตัวอย่างประกอบด้วยหญิงตั้งครรภ์ชาวไทยที่ คลอดที่โรงพยาบาลเจริญกรุงประชารักษ์จำนวน 299 คน แบ่งเป็นกลุ่มคลอดก่อนกำหนด 135 คน และกลุ่ม คลอดตามกำหนด 164 คน ได้รับการตรวจ anti-HLA class I ด้วยเทคนิค Multiplex Fluorescent Immunoassay และรวบรวมข้อมูลทางคลินิก ผลการศึกษาพบว่าความชุกของการตรวจพบ anti-HLA class I antibody โดยรวมอยู่ที่ 33.11% และสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในกลุ่มที่คลอดก่อนกำหนด (42.96%) เมื่อ เทียบกับกลุ่มที่คลอดตามกำหนด (25.00%) การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ด้วยสถิติ Chi-square test และ Logistic Regression พบว่าการตรวจพบ anti-HLA class I มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับการคลอดก่อนกำหนด (P < 0.001) โดยเพิ่มโอกาสในการคลอดก่อนกำหนดสูงขึ้น 2.260 เท่า นอกจากนี้งานวิจัยได้สร้างแบบจำลองการ ทำนายการคลอดก่อนกำหนดโดยใช้อัลกอริทึม Machine Learning หลายประเภท และใช้วิธีการคัดเลือกตัวแปร ที่แตกต่างกัน พบว่าแบบจำลอง LightGBM ที่ใช้การคัดเลือกตัวแปรแบบ Backward มีประสิทธิภาพสูงสุดในแง่ ของความแม่นยำ (Accuracy = 0.6018 ± 0.0482) และความสามารถในการตรวจจับการคลอดก่อนกำหนด (Sensitivity = 0.6444 ± 0.0726) ซึ่งแสดงให้เห็นว่า anti-HLA class I antibody และปัจจัยเสี่ยงบางประการ สามารถนำมาใช้เป็นตัวบ่งชี้เพื่อทำนายความเสี่ยงของการคลอดก่อนกำหนดได้ ผลการวิจัยนี้เป็นองค์ความรู้ พื้นฐานที่สำคัญในการพัฒนา biomarker เพื่อช่วยแพทย์ในการวางแผนการดูแลรักษาหญิงตั้งครรภ์ในอนาคต

การศึกษาฤทธิ์ผสมผสานของสารสกัดจากว่านหางจระเข้และโพรไบโอติกต่อการยับยั้งคุณสมบัติการก่อโรคฟันผุของเชื้อแบคทีเรีย Streptococcus Mutans ในหลอดทดลอง, ธีรภัทร ชะนะเมืองคล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคฟันผุเป็นโรคติดเชื้อเรื้อรังที่เกิดจากความไม่สมดุลของจุลชีพในช่องปาก โดยเฉพาะ Streptococcus mutans (SM) ซึ่งสามารถผลิตกรด สร้างไบโอฟิล์ม และทนต่อสภาวะเป็นกรดได้ การใช้โพรไบโอติกถูกเสนอเป็นแนวทางใหม่ในการควบคุมเชื้อก่อโรค แต่อาจมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอ จึงเกิดความสนใจในการใช้พรีไบโอติกร่วมกัน งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาผลของสารสกัดว่านหางจระเข้ (Aloe vera; AV) ในฐานะพรีไบโอติก ร่วมกับ Lacticaseibacillus rhamnosus GG (LGG) และ/หรือ Lactiplantibacillus plantarum 299V (LP) ในการยับยั้งคุณสมบัติการก่อโรคของ SM UA159 ในหลอดทดลอง ผลการทดลองพบว่า AV ที่ความเข้มข้นต่ำสุด 0.25% ซึ่งอุดมด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ แสดงคุณสมบัติของการเป็นพรีไบโอติก โดยสามารถยับยั้งการเจริญของ SM ได้อย่างมีนัยสำคัญ (p < 0.05) และส่งเสริมการเจริญของโพรไบโอติกทั้งสองสายพันธุ์ (p < 0.05) การทำงานร่วมกันของ AV และโพรไบโอติกช่วยเพิ่มค่า pH ลดความเป็นกรด (p < 0.05) ลดการสร้างไบโอฟิล์ม (p < 0.05) และลดการแสดงออกของยีนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยการก่อโรค ได้แก่ ยีนที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมและการสร้างสภาวะความเป็นกรด (eno, ldh, atpD) และยีนที่ควบคุมการสร้างไบโอฟิล์ม (gtfB, gtfC, dexA, และ dexB) ขณะเดียวกันเพิ่มการแสดงออกของ aguD (p < 0.05) ซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบสร้างความเป็นด่าง ส่งผลให้เกิดสภาวะที่ไม่เอื้อต่อการเจริญของ SM นอกจากนี้ AV ยังเพิ่มการอยู่รอดของโพรไบโอติกผ่านการเพิ่มระดับยีน rpoB และ 16S rRNA (p < 0.05) ผลการทดลองสรุปได้ว่า AV ร่วมกับ LGG และ LP มีฤทธิ์เสริมกันในการลดความรุนแรงของ SM ผ่านหลายกลไกเชิงโมเลกุล พร้อมทั้งสนับสนุนการเจริญของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดการป้องกันโรคฟันผุในศตวรรษที่ 21 ที่มุ่ง “การปรับสมดุลของชุมชนจุลินทรีย์ในช่องปาก” ตาม Ecological Plaque Hypothesis และชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของซินไบโอติกจากพืชสมุนไพรในการพัฒนาเป็นแนวทางใหม่เพื่อการป้องกันโรคฟันผุอย่างยั่งยืน

การพัฒนาชุดตรวจสารพันธุกรรมแบบอ่านผลด้วยตาเปล่าอย่างรวดเร็วสําหรับตรวจเชื้อ Mycobacterium Tuberculosis Complex และ Nontuberculous Mycobacteria, ภานุวัฒน์ เสถียรพิทยากุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัณโรค (TB) ซึ่งมีสาเหตุเกิดจากเชื้อ Mycobacterium tuberculosis (MTB) และโรคติดเชื้อกลุ่ม Non-tuberculous mycobacteria (NTM) เป็นโรคติดเชื้อที่มีความสำคัญซึ่งเกิดจากเชื้อกลุ่ม Mycobacteria ส่งผลกระทบต่อปอดและอวัยวะอื่นๆ ของร่างกาย แม้ว่าสาเหตุของการก่อโรคต่างกัน แต่อย่างไรก็ตามอาการแสดงมีความคล้ายคลึงกัน เช่น ไอ มีไข้ น้ำหนักลด และอ่อนเพลีย แนวทางในการรักษาวัณโรคและโรคติดเชื้อกลุ่ม NTM นั้นเป็นการรักษาโดยการใช้ยาต้านเชื้อ Mycobacteria หลายชนิดผสมผสานกัน แต่อย่างไรก็ตามแนวทางในการรักษาและระยะเวลาที่ใช้ในการรักษาแตกต่างกันระหว่างโรคดังกล่าว ดังนั้นวิธีการวินิจฉัยที่มีความรวดเร็วและจำเพาะในการจำแนกการติดเชื้อระหว่างสองกลุ่มจึงมีความจำเป็น เพื่อที่ผู้ป่วยจะได้รับการรักษาและการจัดการกับผู้ป่วยที่เหมาะสมต่อไป การศึกษาในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ในการพัฒนา Primer ในการจำแนกเชื้อกลุ่ม NTM จาก MTB และพัฒนาชุดตรวจแถบตรวจสารพันธุกรรมต้นแบบที่สามารถอ่านผลการทดสอบได้ด้วยตาเปล่าจากการเพิ่มประมาณสารพันธุกรรมที่อุณหภูมิเดียวซึ่งจำเพาะต่อยีน IS1081 และ ku ของเชื้อ MTB และ NTM ตามลำดับ แถบตรวจที่ผลิตพัฒนาขึ้นซึ่งผลิตจาก Nitrocellulose MTB/NTM strip สามารถตรวจจับผลผลิต Multiplex-recombinase polymerase amplification (M-RPA) ได้ โดยผลการทดสอบเบื้องต้นพบว่า Primer ที่ออกแบบขึ้นมานั้นสามารถเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมและจำแนก DNA ที่สกัดได้จากโคโลนีของเชื้อ MTB และ NTM ได้อย่างถูกต้อง โดยปฏิกิริยาบ่มที่อุณหภูมิ 37 ˚C เป็นระยะเวลา 30 นาที และเวลาในการอ่านผลของแถบตรวจ MTB/NTM strip คือ 15 นาที โดยตรวจสอบความเข้มข้นของเชื้อที่น้อยที่สุดที่ตรวจวัดได้ด้วยเทคนิค M-RPA ร่วมกับแถบตรวจ MTB/NTM strip สำหรับโคโลนีของเชื้อ MTB และ NTM คือ 1.97 x 104 CFU/mL และไม่พบปฏิกิริยาข้ามกลุ่มสำหรับเชื้อแบคทีเรียก่อโรคทั่วไปสายพันธุ์อื่น รวมถึงเชื้อกลุ่ม Higher bacteria เทคนิค M-RPA ร่วมกับแถบตรวจ MTB/NTM strip ได้นำมาประเมินกับ DNA …

การติดตามการวางไข่ของปลาในพื้นที่บริเวณอ่าวไทยโดยใช้วิธีดีเอ็นเอบาร์โค้ดของไข่ปลา, ปฐมวรรธ แซ่ตั้ง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจัดการประมงอย่างยั่งยืนจำเป็นต้องอาศัยองค์ความรู้เกี่ยวกับการวางไข่ของปลาที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจหลายชนิด ซึ่งประเทศไทยในปัจจุบันยังขาดข้อมูลที่ครอบคลุมในด้านนี้ การศึกษานี้จึงสำรวจการวางไข่ของปลาหลากหลายสปีชีส์โดยใช้เทคนิคดีเอ็นเอบาร์โค้ด เพื่อระบุสปีชีส์ของไข่ปลา ตัวอย่างไข่ปลาถูกเก็บทุก ๆ 3 เดือน เป็นระยะเวลา 1 ปีจากสามพื้นที่ในอ่าวไทย ได้แก่ อ่าวไทยตอนใน จังหวัดจันทบุรี และจังหวัดชุมพร จากนั้นจึงทำการเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนยีน COI (710 คู่เบส) และ 16S rRNA (570 คู่เบส) ด้วยเทคนิค PCR และนำไปหาลำดับนิวคลีโอไทด์เปรียบเทียบกับฐานข้อมูล GenBank เพื่อระบุสปีชีส์ของปลา โดยสามารถระบุสปีชีส์ได้เมื่อลำดับนิวคลีโอไทด์ตรงกับฐานข้อมูลมากกว่า 97% ขึ้นไป ผลการศึกษาพบรูปแบบการวางไข่ของปลาที่หลากหลาย และสามารถระบุสปีชีส์ของปลาได้มากกว่า 34 วงศ์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายของสปีชีส์ปลาในอ่าวไทย นอกจากนี้ ยังพบว่าปลาบางชนิดวางไข่ตลอดทั้งปี ในขณะที่บางชนิดวางไข่เฉพาะช่วงฤดูกาล สะท้อนให้เห็นถึงความแตกต่างในกลยุทธ์การสืบพันธุ์ของปลาแต่ละชนิด อีกทั้งยังพบว่าปลาหลายชนิดมีแหล่งวางไข่เฉพาะพื้นที่ ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายทางชีวภาพที่สูงในอ่าวไทย และให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแหล่งวางไข่ของปลา ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อการหารือเกี่ยวกับแนวทางการจัดการประมงในอนาคต

Chronic Alcohol Consumption Induces Phenotypic And Functional Alterations Consistent With A Hyper-Inflammatory State In Peripheral Blood Mononuclear Cell-Derived Microglia In A Rhesus Macaque Model, Hami Hemati, Madison B. Blanton, Heather E. True, Jude Koura, Rupak Khadka, Kathleen A. Grant, Ilhem Messaoudi

Microbiology, Immunology, and Molecular Genetics Faculty Publications

Alcohol-induced dysregulation of microglial activity is associated with neuroinflammation, cognitive decline, heightened risk for neurodegenerative diseases, alcohol dependence, and escalation of alcohol drinking. Given the challenge of longitudinally sampling primary microglia, we optimized an in vitro method to differentiate peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from rhesus macaque (RM) into induced microglia-like cells (RM-iMGLs). The RM-iMGLs displayed transcriptional profiles distinct from monocyte progenitors and closely resembling primary microglia. Notably, morphological features showed that differentiated RM-iMGLs derived from subjects with chronic alcohol consumption (CAC), while bigger, exhibited a bipolar-like morphology. Additionally, dysregulation in key inflammatory and regulatory markers, along with increased baseline …

Investigating The Role Of Dynamic Signaling Of Nrg3-Erbb4 In The Prefrontal Cortex In Mediating Nicotine Withdrawal Phenotypes, Emily Prantzalos

Theses and Dissertations--Pharmacy

While several pharmacotherapies are currently available for nicotine use disorder (NUD), smoking cessation success rates remain below 10% each year. The molecular mechanisms underlying failed quit attempts continue to represent a critical gap in our knowledge. However, recent advances in understanding the genetic contributions to nicotine dependence offer a promising avenue for developing more effective cessation therapies. Prior research has identified genetic variation in Neuregulin 3 (Nrg3) and its cognate receptor ErbB4 as potential contributors to affective nicotine withdrawal (WD) phenotypes and cessation outcomes. Therefore, this dissertation aims to systematically investigate the region-specific, functional role of the Neuregulin Signaling Pathway …

Role Of Chemotype In Aggressiveness, Toxicity, And Competitive-Ness Of Fusarium Graminearum On Wheat, Simran Goyal

Theses and Dissertations--Plant Pathology

Fusarium Head Blight (FHB) of wheat, caused by the fungus Fusarium graminearum, is a devastating disease that led to epidemics in the U.S. during the 1990s, resulting in economic losses exceeding $2.6 billion. Typical symptoms include bleached spikelets and shriveled grains, often contaminated with trichothecene mycotoxins that make them unsafe for food or feed. FHB severity and mycotoxin production are influenced by a complex interplay between host genotype, environmental factors, and pathogen genotype. Integrated management practices that include the use of more resistant cultivars, crop rotation, and fungicide applications help to reduce disease incidence and severity. Disease forecasting models …

Impact Of Obesity On The Gut Microbiome And Inflammatory Markers During Siv Infection And Antiretroviral Therapy, Casey M. Mcguire, Isaac R. Cinco, Diana Takahashi, Kristin A. Sauter, Melissa Kirigiti, Ilhem Messaoudi, Jonah B. Sacha, Charles T. Roberts, Paul Kievit

Microbiology, Immunology, and Molecular Genetics Faculty Publications

Dysbiosis and impaired gut barrier integrity contribute to chronic immune activation associated with both obesity and HIV infection. Given the increased incidence of obesity in people living with HIV, we explored the impact of obesity on the gut microbiome and microbial translocation (MT) biomarkers during HIV infection and antiretroviral therapy (ART). Lean and obese rhesus macaques were infected with simian immunodeficiency virus (SIV) and subsequently treated with ART. Obese animals exhibited higher initial MT and inflammation biomarkers that remained constant throughout the study, while lean animals exhibited significant increases in these biomarkers that approached levels observed in obese animals. Lean …

‘Who’S Your Daddy?’: Ddradseq Parentage In Broodstock-Offspring Pairs Of Diadema Antillarum In A Population Restoration Initiative, Bianca R. Rosendahl

Undergraduate Scholarship and Creative Works

In the early 1980s Diadema antillarum, or the long-spined urchin, was hit by a catastrophic mass mortality event across the western Atlantic and Gulf of Mexico, inclusive of the Florida Keys. The cause of this die-off event was likely triggered by a pathogen or environmental stressor that decimated native populations by up to 98%. The species has not yet fully recovered and is struggling with recruitment success which is why it may benefit from an ex-situ recovery program. In this study, I used single nucleotide polymorphisms (SNPs) to identify genetic variation and analyze parentage in a captive population of …

From Sequencing To Conservation: Genomic Analysis Of Three Sportfish Species In West Virginia, Andrew Johnson

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Situated in the Appalachian Mountains, one of the oldest mountain ranges on Earth, West Virginia waters boast rich ichthyofauna including native sportfish species walleye (Sander vitreus), largemouth bass (Micropterus nigricans), and muskellunge (Esox masquinongy). These three species are all native to the contemporary Ohio River watershed and play a major recreational and ecological role in local fisheries. Ecologically, all three species are apex predators and play a key role in ecosystems by directly influencing local fish assemblages. As dominant apex predators all three species are highly sought after in recreational fisheries with largemouth bass …

Exploring The Role Of Transcription Factor Nrf1 In Autophagy And Inhibiting The Nrf1 Bounce-Back Response, Madison A. Ward

Theses and Dissertations

Cells exposed to proteotoxic stress invoke adaptive responses aimed at restoring proteostasis. Our previous studies have established a firm role for the transcription factor Nuclear factor-erythroid derived-2-related factor-1 (Nrf1) in responding to proteotoxic stress elicited by inhibition of cellular proteasome. Following proteasome inhibition, Nrf1 mediates the synthesis of new proteasomes, thus enabling cells to mitigate proteotoxic stress. Here, we report that under similar circumstances, multiple components of the autophagy-lysosomal pathway (ALP) were transcriptionally upregulated in an Nrf1-dependent fashion, thus providing the cells with an additional route to cope with proteasome insufficiency. In response to proteasome inhibitors, Nrf1-deficient cells exhibited profound …

Intracellular Survival Of Staphylococcus Aureus In Macrophages During Osteomyelitis, William A. Lathram, Christopher D. Radka

Microbiology, Immunology, and Molecular Genetics Faculty Publications

Staphylococcus aureus, traditionally viewed as an extracellular pathogen, is increasingly recognized for its ability to persist intracellularly, particularly within macrophages. This intracellular lifestyle is central to osteomyelitis, a chronic bone infection characterized by persistent inflammation, bone destruction, and impaired repair. Within bone, S. aureus exploits macrophage plasticity by driving a shift from pro-inflammatory, bactericidal M1-like states to anti-inflammatory, tissue-reparative M2-like phenotypes. This polarization suppresses immune clearance and promotes an environment conducive to bacterial survival and dissemination. Additional strategies – including biofilm formation, small colony variants, and inhibition of phagolysosomal killing – further enhance persistence and immune evasion. While these …

Tricolored Bat (Perimyotis Subflavus) Population Genetic Structure In The Southeastern United States, Laura Henderson

Master's Theses

Tricolored bats (Perimyotis subflavus) have experienced substantial population losses from white-nose syndrome (WNS), a disease caused by the pathogenic fungus Pseudogymnoascus destructans (Pd) which infects hibernating bats. Determining population genetic structure helps assess genetic diversity and the impacts of wildlife threats to populations. Pre-WNS data shows weak-to-negligible structure and panmictic P. subflavus populations at core portions of their range. However, current genetic data from their southeastern U.S. range is lacking. I sought to determine whether recent genetic data help resolve genetic structure among southeastern populations and assess genetic differences at two stages of impact: post-WNS and …

General Kernel Machine Methods For Multi-Omics Integration And Genome-Wide Association Testing With Related Individuals, Amarise Little, Ni Zhao, Anna Mikhaylova, Angela Zhang, Wodan Ling, Florian Thibord, Andrew D. Johnson, Laura M. Raffield, Joanne E. Curran, John Blangero

School of Medicine Publications

Integrating multi-omics data may help researchers understand the genetic underpinnings of complex traits and diseases. However, the best ways to integrate multi-omics data and use them to address pressing scientific questions remain a challenge. One important and topical problem is how to assess the aggregate effect of multiple genomic data types (e.g. genotypes and gene expression levels) on a phenotype, particularly while accommodating routine issues, such as having related subjects' data in analyses. In this paper, we extend an existing composite kernel machine regression model to integrate two multi-omics data types, while accommodating for general correlation structures amongst outcomes. Due …

Computational Tools For Protein Classification In Metagenomes, Fawad Ullah

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Advances in genomic sequencing have dramatically increased the amount and the speed at which genomic data is being generated. These technological advances have enabled the ability to profile the genetic information of organisms and communities at unprecedented scales. Many methods have been developed to identify and classify genes within these datasets. However, many generic pipelines for gene annotation struggle to accurately predict specific protein classes that may not be represented in their databases. Two major challenges exist for classification of specific protein classes in metagenomic databases. The first is the fact that many metagenomic assemblies are highly fragmented with many …

Lap-Hsp60 Complex Modulates Epithelial Tight Junction Barrier, Arun Bhunia, Manalee Manalee Samaddar, Chen Sun, Nicholas Gallina, Nicole Irizarry-Tardi, Donqi Liu, Shivendra Tenguria, Rishi Drolia, Anika Jain, Daisuke Kihara, Wen Jiang, Kee-Hong Kim, Abigail Cox, Kurt Ristroph, Gregory Knipp, Nicholas Noinaj

Biological Sciences Faculty Publications

During infection, Listeria adhesion protein (LAP), a housekeeping enzyme, acts as a tight junction modulator (TJM) through interaction with Hsp60 to facilitate Listeria monocytogenes translocation across the intestinal epithelial barrier. Here, we used purified LAP as a potential TJM to overcome the limiting and variable effects observed by other agents in the class. We structurally determined the LAP interaction alone and in complex with Hsp60 utilizing cryo-EM and computational analysis. LAP structure resolved at 2.83 Å, forms multimeric interlocking dimers and tetramers, and the N-domain interacts with Hsp60, while the C-domain bridges the bacterial surface receptor InlB. The structural studies …

Mobula, Bioinspiration, Filter Feeding, Form And Function, J. B. Teeple, S. R. Kahane-Rapport, K. E. Cohen, L. Hamann, J. A. Strother, E. W.M. Paig-Tran

Biological Sciences Faculty Publications

Mobulas (manta and devil rays) are large-scale ram filter feeders that separate planktonic food particles from large volumes of water with minimal clogging. This contrasts with most human-made filters that can suffer from problematic clogging requiring additional mechanisms for clearing blocked surfaces and maintaining performance. Prior studies have shown that mobulas employ a unique mechanism referred to as ricochet separation to filter feed, whereby captive vortices in filter pores cause particles to bounce off the filter surfaces and away from the filter pores. This mechanism enables the filtration of particles smaller than the pore size and reduced clogging. However, few …

Multi-Locas Gwas Mapping And Candidate Gene Analysis Of Anticancer Peptide Lunasin In Soybean (Glycine Max L. Merr), Rikki Locklear, Jennifer Kusumah, Layla Rashad, Felicia Lugaro, Sonia Viera, Nathan Kipyego, Faith Kipkosgei, Daisy Jerop, Shirley Jacquet, Mythy Addelmajid Kassem, Jiazheng Yuan, Elvira De Mejia, Rouf Mian

Biological Sciences Faculty Publications

Soybean (Glycine max) peptide lunasin exhibits significant cancer-preventive, antioxidant, and hypocholesterolemic effects. This study aimed to identify quantitative trait nucleotides (QTNs) associated with lunasin content and to annotate the candidate genes in the soybean genome. The mapping panel of 144 accessions was gathered from the USDA Soybean Germplasm Collection, encompassing diverse geographical origins and genetic backgrounds, and was genotyped using SoySNP50K iSelect Beadchips. The lunasin content in soybean seeds was measured using the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method, with lipid-adjusted soybean flour prepared from seeds obtained from the Germplasm Resource Information Network (GRIN) of USDA-ARS in 2003 and …

Copula-Based Bayesian Model For Detecting Differential Gene Expression, Prasansha Liyanaarachchi, N. Rao Chaganty

Mathematics & Statistics Faculty Publications

Deoxyribonucleic acid, more commonly known as DNA, is a fundamental genetic material in all living organisms, containing thousands of genes, but only a subset exhibit differential expression and play a crucial role in diseases. Microarray technology has revolutionized the study of gene expression, with two primary types available for expression analysis: spotted cDNA arrays and oligonucleotide arrays. This research focuses on the statistical analysis of data from spotted cDNA microarrays. Numerous models have been developed to identify differentially expressed genes based on the red and green fluorescence intensities measured using these arrays. We propose a novel approach using a Gaussian …

Karyotyping As A Method To Verify Phylogenetic Relationships Among The Enneacanthus Species, Ophelia A. Anderson

Theses and Dissertations

The Enneacanthus genus consists of three species of freshwater fish endemic to eastern North America: E. obesus (Banded Sunfish), E. gloriosus (Blue Spotted Sunfish), and E. chaetodon (Black Banded Sunfish). Previous studies using molecular data suggest that E. obesus and E. gloriosus are more closely related, with E. chaetodon as the most distantly related species in the genus. This study investigates the phylogenetic relationship among the Enneacanthus species, using karyotype characteristics - chromosome number, morphology and fundamental number - as comparative metrics. Chromosome spreads were obtained from scale and gill epithelium samples collected between 1993 and 1994. Prepared slides …

A Bayesian Deep Segmentation Framework For Glioblastoma Tumor Segmentation Using Follow-Up Mris, Tanjida Kabir, Kang-Lin Hsieh, Luis Nunez, Yu-Chun Hsu, Juan C Rodriguez Quintero, Octavio Arevalo, Kangyi Zhao, Jay-Jiguang Zhu, Roy F Riascos, Mahboubeh Madadi, Xiaoqian Jiang, Shayan Shams

Faculty, Staff and Student Publications

Background: Glioblastoma (GBM) is the most common malignant brain tumor with an abysmal prognosis. Since complete tumor cell removal is impossible due to the infiltrative nature of GBM, accurate measurement is paramount for GBM assessment. Preoperative magnetic resonance images (MRIs) are crucial for initial diagnosis and surgical planning, while follow-up MRIs are vital for evaluating treatment response. The structural changes in the brain caused by surgical and therapeutic measures create significant differences between preoperative and follow-up MRIs. In clinical research, advanced deep learning models trained on preoperative MRIs are often applied to assess follow-up scans, but their effectiveness in this …

Using Genetically Heterogenous Mice To Identify Regulators Of Immune Checkpoint Blockade Response, Justin Hackett

Wayne State University Dissertations

Immune Checkpoint Inhibitors (ICI) have dramatically improved patient outcomes in metastatic lung cancer, metastatic melanoma, subtypes of renal cancer and others. However, despite the clinical success, most patients still fail to have a durable response. Understanding what determines response and predicting who will respond to therapy is essential to improving patient outcomes. To investigate genetic underpinnings of ICI response we utilized F1 crosses of C57Bl/6 with Diversity Outbred mice (DOB6F1) and multiple Collaborative Cross (CC) strains to identify and validate (respectively) genetic loci that associated with response to ICI. The genomic data suggested that the lactation and immunomodulatory peptide prolactin …

Assessing Genetic Diversity And Population Structure In The Imperiled Aconitum Reclinatum (White Monkshood), An Endemic Wildflower Of Central Appalachia, Diamanda A. Zizis

Master’s Theses

Aconitum reclinatum, white monkshood (Ranunculaceae), is a Pennsylvania critically imperiled plant species found in five states of the Appalachian region of the United States: Pennsylvania, West Virginia, Virginia, North Carolina, and Tennessee. This plant is adapted to cool, moist environments but faces threats from increasing habitat loss, deer browse, logging, and changes in rainfall and temperature associated with climate change. Comprehensive knowledge of A. reclinatum genetic population structure remains limited. To address this, we collaborated with Natural Heritage programs within the range of A. reclinatum to sample populations across the species distribution and generate a genotyping-by-sequencing data set of …

Dna Methylation Variation In Eastern Diamondback Rattlesnakes (Crotalus Adamanteus) On A Georgia Barrier Island, Megan Hoog

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

The Eastern Diamondback Rattlesnake (Crotalus adamanteus, EDB) is the largest rattlesnake in the world and is thought to be declining in many portions of its range. Genetic venom studies in the Southeast United States have shown evidence of fine-scale differences within two main geographic groups on Jekyll Island. My objective is to expand on this finding to determine if epigenetic mechanisms, specifically DNA methylation, varies among different populations of EDB in similar environments, age classes, and sexes. I collected EDB blood samples through a partnership with the Jekyll Island Authority and screened 44 individuals for epigenetic variation from …

Methods In Statistics, Machine Learning, And Deep Learning For Combining Multi-Omics Dataset, Md Mutasim Billah

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Transcriptome-wide association studies (TWAS) have emerged as a powerful strategy to bridge genome-wide association studies (GWAS) with gene regulatory mechanisms by integrating genotypic data with gene expression data. While early TWAS methods typically rely on linear models and single-tissue expression references, recent advances underscore the need for flexible, multi-tissue approaches that can capture heterogeneous regulatory architectures and tissue-specific expression patterns. This dissertation introduces a three‑part research project that advances multi‑tissue transcriptome‑wide association studies (TWAS) along complementary axes of methodology, statistical power, and modelling flexibility.

In chapter One, TWAS‑CTL introduces a two‑stage cross‑tissue learner that trains any user‑chosen single‑tissue imputers (STLs) …

A Tail Of Two Fishes: Exploring Population Structure In Two Species Of Fishes Across The Galápagos Islands, Hillary Quach

Honors Undergraduate Theses

The Galápagos Islands, a UNESCO World Heritage Site and a biodiversity hotspot with high levels of endemism, is home to over 440 species of fishes. Marine conditions across the Archipelago are greatly influenced by ocean currents in the region. The Pacific Equatorial Undercurrent, South Equatorial Current, and the Humboldt Current deliver waters rich in nutrients across the three major regions within the Galápagos (central, north, and west). These conditions create a dynamic environment close to the equator, enabling diverse species to thrive in distinct parts of the Galápagos. Despite the rich biodiversity in the region and diverse oceanographic conditions, there …