• 한국잡초학회지
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• 제17권2호
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• pp.199-206
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• 1997

Acetolactate synthase를 저해하는 sulfonylurea계 제초제 chlorsulfuron은 감수성 식물 체내에서 많은 생리, 생화학적 변화를 유도한다. 이 연구의 목적은 chlorsulfuron이 유발하는 독성이 감수성 식물체내에서 branched-chain 아미노산 생합성경로의 최종산물인 leucine, valine과 isoleucine의 결핍에 의한 것인지 혹은 branchedchain 아미노산 생합성 경로중 독성 대사산물의 축적에 의한 것인지를 결정하는 것이다. Chlorsulfuron에 처리된 캐놀라의 성장은 저해되었으며, 처리된 식물은 백화 현상, 잎말이 현상 그리고 안토시아닌 축적과 같은 약해증상을 보였다. Branched-chain 아미노산이 첨가된 영양배양액에서 생장하는 캐놀라에 chlorsulfuron을 처리하였을 경우 생장저해와 약해는 단지 부분적으로 완화되었다. 이와 같은 사실은 chlorsulfuron에 처리된 캐놀라의 약해는 branched-chain 아미노산의 결핍 이외에 또 다른 요인이 있음을 시사하는 것이다. 독성 대사산물로 알려진 2-ketobutyrate에 처리된 캐놀라 식물체내에서의 대사산물 변화와 chlorsulfuron에 처리된 캐놀라 식물체내에서의 대사산물 변화는 서로 다른 양상을 보였다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 chlorsulfuron에 처리된 감수성 식물이 나타내는 독성은 부분적으로 branched-chain 아미노산의 결핍에 의한 것이라는 점을 시사한다.

• BMB Reports
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• 제28권1호
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• pp.40-45
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• 1995

Acetolactate synthase purified from Serratia marcescens ATCC 25419 was rapidly inactivated by the thiol specific reagent p-chloromercuribenzoate (PCMB), the tryptophan specific reagent N-bromosuccinimide (NBS), and the arginine modifying reagent phenylglyoxal (PGO). Inactivation by PCMB was prevented by both ${\alpha}$-ketobutyrate and pyruvate, and the second order rate constant for the inactivation was $2480\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$. The reaction order with respect to PCMB was 0.94. The inactivation of the enzyme by NBS was also substantially reduced by both ${\alpha}$-ketobutyrate and pyruvate. The second order rate constant for inactivation by NBS was $15,000\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$, and the reaction order was 2.0. On the other hand, inactivation by PGO was partially prevented by ${\alpha}$-ketobutyrate, but not by pyruvate. The second order rate constant for the inactivation was $1480\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$ and the order of reaction with respect to PGO was 0.75. These results suggest that essential cysteine, tryptophan and arginine are located at or near the substrate binding site.

• BMB Reports
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• 제32권1호
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• pp.39-44
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• 1999

Pyruvate decarboxylase (PDC) catalyzes the conversion of pyruvate to acetaldehyde as the penultimate step in alcohol fermentation. The enzyme requires two cofactors, thiamin diphosphate (ThDP) and $Mg^{2+}$, for activity. Zymomonas mobilis PDC shows a strong preference for pyruvate although it will use the higher homologues 2-ketobutyrate and 2-ketovalerate to some extent. We have investigated the effect of mutagenesis of valine 111 and leucine 112 on the substrate specificity. V111 was replaced by glycine, alanine, leucine, and isoleucine while L112 was replaced by alanine, valine, and isoleucine. With the exception of L112I, all mutants retain activity towards pyruvate with $k_{cat}$ values ranging from 40% to 139% of wild-type. All mutants show changes from wild-type in the affinity for ThDP, and several (V111A, L112A, and L112V) show decreases in the affinity for $Mg^{2+}$. Two of the mutants, V111G and V111A, show an increase in the $K_m$ for pyruvate. The activity of each mutant towards 2-ketobutyrate and 2-ketovalerate was investigated and some changes from wild-type were found. For the V111 mutants, the most notable of these is a 3.7-fold increase in the ability to use 2-ketovalerate. However, the largest effect is observed for the L112V mutation which increases the ability to use both 2-ketobutyrate (4.3-fold) and 2-ketovalerate (5.7-fold). The results suggest that L112 and, to a lesser extent, V111 are close to the active site and may interact with the alkyl side-chain of the substrate.

• 한국잡초학회지
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• 제16권2호
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• pp.122-131
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• 1996

옥수수 잎으로부터 추출한 ALS를 대상으로 하여 CHL과 IMA의 상호작용, ALS의 기질인 pyruvate 및 2-ketobutyrate에 대한 친화도, 저해양식의 차이 등을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. ALS 에 대한 CHL의 $I_{50}$값은 100nM이었으며 IMA의 값은 $5{\mu}M$로 나타나 CHL의 ALS 저해활성은 IMA보다 약 50배 정도 높았다. 2. ALS에 대한 시험관내에서의 실험에서 두 제초제의 동시처리시 상가적인 ALS의 저해효과가 나타났으나, 상호 순차적 체계처리의 경우에서는 먼저 처리한 제초제에 의한 저해효과가 지배적으로 나타났다. 3. 제초제에 의한 ALS 활성의 저해는 시험관내에서 10분 이내에 대부분 이루어졌다. 4. ALS의 활성은 분지아미노산에 의해 저해되었는데 Val과 Leu에 의한 저해가 Ile에 의한 저해보다 크게 나타났다. 또한 이들을 동시에 혼합처리하면 0.1mM의 농도에서도 ALS의 활성이 65% 정도 저하되었다. 5. 2-Ketobutyrate를 ALS의 기질로 첨가하면 pyruvate만을 기질로 사용하였을 때보다 측정가능한 ALS 활성이 2-ketobutyrate에 의해 농도의존적으로 감소되는 경향이었다. 6. ALS의 기질인 pyruvate에 대해 CH은 비경쟁적 저해제로 IMA는 반경쟁적 저해제로 작용하였다.

• 한국식품영양학회지
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• 제10권4호
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• pp.475-479
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• 1997

최소 배지에 여러 아미노산과 대사 산물을 첨가하여 혐기성 조건하에서 배양시킨 Serratia marcescens ATCC 25419 세포 추출무에서 prodigiosin의 생합성을 조사한 결과 아미노산과 대사 산물들은 prodigiosin 생합성을 대조군보다 50-80% 정도 감소시켰다. 글리옥실산은 1-3mM에서 prodigiosin의 생합성을 대조군보다 20-40% 정도 증가시켰고, 특히 5mM의 농도에서는 최대 122% 증가시켰으나, 20-30mM에서 prodigiosin의 생합성을 50-90% 정도 감소시켰다. 한편, 혐기성과 호기성 조건의 피루브산과 $\alpha$-케토부티르산은 호기성 조건의 글리옥실산과 함께 조사한 모든 농도(0.5-30mM)에서 prodigiosin이 생성되지 않았으며 또한, 혐기성 조건하에서 높은 농도(20mM 이상)의 글리옥실산은 S. marcescens의 성장을 현저하게 억제시켰다. 이러한 결과들로부터 글리옥실산은 피루브산과 $\alpha$-케토부티르산과는 다르게 낮은 농도(1-5mM)에서는 S. marcescens의 1, 2차 대사물질로 작용하여 prodigiosin 생합성을 증가시키지만, 높은 온도(20mM 이상)에서는 S. marcescens의 성장을 억제시켜 2차 대사물질인 prodigiosin의 생합성도 억제된다고 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제49권1호
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• pp.46-50
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• 2013

일부 근권세균은 ACC deaminase를 생성하여 식물의 생장을 저해하고 노화를 촉진시키는 식물호르몬 에틸렌의 수준을 낮춤으로써 스트레스 조건 하의 식물의 생장을 지속시킨다. 본 연구에서는 모래사장에서 자라는 식물의 근권에서 ACC deaminase를 생성하는 세균 균주들을 분리하여 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 Escherichia hermannii m-2, Enterobacter asburiaem-4, Pseudomonas thivervalensis BD2-26, and Pseudomonas brassicacearum subsp. neoaurantiaca BD3-35로 동정하였다. BD3-35 균주는 이들 중 가장 높은 ACC deaminase 활성, 20.26 ${\alpha}$-ketobutyrate ${\mu}M/mg$ protein/h을 나타내었다. 균주 BD3-35와 BD2-26는 식물호르몬 시토키닌, m-4는 옥신 IAA와 IBA, 그리고 균주 m-2는 ABA 생성능을 가졌다. 이 균주들은 모두 토마토종자 발아 시 유묘의 뿌리신장을 유의성 있게 촉진하였다. 또한 7일간 자란 토마토 식물에 처리하고 가뭄 스트레스 하에서 7일간 재배하였을 때 비접종 대조군에 비해 균주 BD3-35, m-2와 m-4는 토마토 뿌리의 길이를 각각 14, 15와 35% 증가시켰으며, m-2, BD2-26와 BD3-35는 토마토 식물의 건조중량을 각각 22, 33과 68% 증가시켰다. 따라서 이 균주들은 가뭄 스트레스 하의식물을 위한 미생물 비료로 사용될 수 있는 가능성을 보였다.

• 미생물학회지
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• 제53권4호
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• pp.251-256
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• 2017

구리 스트레스를 받는 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있는 여러 구리 내성 근권세균을 분리하였다. 분리균주 Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 금속 킬레이트제인 siderophore를 각각 0.13과 0.26 mmol/ml 생성하였으며 또한 20 mg/L Cu 수용액에서 각각 64.6과 77.9%의 구리에 대한 생물흡착능을 나타내었다. 구리는 생물체에서 산화스트레스를 유발할 수 있는 유해한 자유 라디칼 형성을 유도할 수 있다. MS1과 MS2 균주의 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl 라디칼 제거능과 항산화능은 24시간 배양 후 대조군에 비해 각각 82.6과 78.1% 증가하였다. 이들은 식물에서 스트레스 호르몬인 에틸렌의 수준을 낮추는 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase 활성을 각각 7.10과 $6.42{\mu}mol$ ${\alpha}$-ketobutyrate mg/h 나타내었으며 한편 비생물적 스트레스 하의 식물 생장을 도울 수 있는 indole-3-acetic acid와 salicylic acid도 생성하였다. 이 모둔 결과들은 이 구리-내성 근권세균들이 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있다는 것을 가리킨다.

• 한국식품영양학회지
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• 제23권2호
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• pp.171-177
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• 2010

Serratia marcescens catabolic threonine dehydratase는 streptomycin sulfate treatment, Sephadex G-200 gel filtration, AMP-Sepharose 4B affinity chromatography 등의 방법으로 정제하였는데, 최종 단계에서 회수율은 15.5%이었으며 50배 정제되었다. Native 분자량은 native pore gradient polyacrylamide gel electrophoresis(PAGE) 방법으로는 120,000이었다. SDS-PAGE에 의한 subunit의 분자량은 30,000이었고, 즉 S. marcescens 효소는 4개의 동일한 subunit으로 구성된 homo-tetrameric protein임이 판명되었다. S. marcescens 효소의 L-threonine에 대한 Km값은 AMP가 있는 조건에서 7.3 mM, AMP가 없는 조건에서 92 mM이었다. S. marcescens 효소는 효소 1 mole 당 각각 2 mole의 pyridoxal 5'-phosphate(PLP), 16개의 free-SH group을 가지고 있었다. S. marcescens 효소는 AMP의 존재 하에서 $\alpha$-ketobutyrate, pyruvate, glyoxylate, phosphoenol pyruvate(PEP)에 의해 효소 활성이 억제되었으며, cAMP와 ADP에 의해서는 효소 활성이 증가되었다. 효소학적 성질면에서 S. marcescens 효소는 E. coli 효소보다는 S. typhimurium 효소와 유사하였다. 한편, E. coli 효소는 cAMP에 의하여 효소 활성이 증가되고, S. typhimurium 효소는 ADP에 의해 효소 활성이 증가되는 것과 다르게, S. marcescens 효소는 cAMP와 ADP 모두 효소 활성이 증가되었다. 따라서 이상의 연구 결과들은 세 enteric bacteria의 catabolic threonine dehydratase가 서로 작은 차이점이 있다는 것을 반영하며, 이러한 사실을 규명하기 위해서는 향후 보다 심층적인 연구를 수행하여야 할 것으로 사료된다.

• BMB Reports
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• 제28권2호
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• pp.118-123
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• 1995

Biodegradative threonine dehydratase was purified to homogeneity from Serratia marcescens ATCC 25419 by streptomycin sulfate treatment, Sephadex G-200 gel filtration chromatography followed by AMP-Sepharose 4B affinity chromatography. The molecular weight of the purified enzyme was 118,000 by fast protein liquid chromatography using superose 6-HR. The enzyme was determined to be a homotetrameric protein with subunit molecular weights of 30,000 by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The enzyme was inhibited by ${\alpha}-Keto$ acids and their derivatives such as ${\alpha}-ketobutyrate$, pyruvate, glyoxlyate, and phosphoenol pyruvate, but not by ${\alpha}-aminobutyrate$ and ${\alpha}-hydroxybutyrate$. The inhibition of the enzyme by pyruvate and glyoxylate was observed in the presence of AMP. The inhibitory effect of glyoxylate was decreased at high enzyme concentration, whereas the inhibition by pyruvate was independent of the enzyme concentration. The kinetics of inhibition of the enzyme by pyruvate and glyoxylate revealed a noncompetitive and mixed-type inhibition by the two inhibitors with respect to L-threonine and AMP, respectively.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제24권5호
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• pp.627-632
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• 2003

The pH dependence of the kinetic parameters of recombinant acetohydroxy acid synthase catalyzed reaction was determined in order to obtain information about the chemical mechanism, particularly acid-base chemistry. The maximum velocity and V/K for pyruvate were bell-shaped with estimated pK values of 6.5-6.7 and 8.6-8.9, respectively. The maximum velocity and V/K for 2-ketobutyrate were also bell-shaped with estimated pK values of 6.6-7.0 and 8.4-8.6. The pH dependence of 1/Ki for 3-bromopyruvate, a competitive inhibitor of pyruvate, was also bell-shaped, giving pK values almost identical with those obtained for pyruvate. Since the same pK values were observed in the $pK_{i 3-bromopyruvate}$, V/K pH profiles and $V_{max}$ profiles, both enzyme groups must be in their optimum protonation state for efficient binding of reactants. These results reflect that two enzyme groups are necessary for binding of substrate and/or catalysis.