• 한국작물학회지
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• 제51권4호
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• pp.356-361
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• 2006

The present study was conducted to determine plant growth and physiological responses of corn, barnyardgrass, and soybean to ALA (5-aminolevulinic acid). ALA effect on early seedling growth of test plants was greatly concentration dependant, suggesting that it inhibits at higher concentrations. No significant difference in herbicidal activity of two types of ALA on plant height and weight of test plants was observed. Barnyardgrass was the most sensitive to ALA and followed by corn and soybean, indicating that both crop plants were less affected by ALA concentration as well as different growth stages than barnyardgrass. Greatly reduced chlorophyll contents from leaves of three plant species were observed with increasing of ALA concentration. Compared with untreated controls, higher amounts of three tetrapyrroles were detected from three crop plants, indicating more accumulation in ALA-treated plants. The differential selectivity among plant species would be explained with the differences in tetrapyrrole accumulating capabilities, the susceptibility of various greening groups of plant species to the accumulation of various tetrapyrroles, and their metabolism in various plant tissues. The results indicate that negative biological potential of ALA exhibited differently on plant species, and that the photodynamic herbicidal activity against susceptible plants highly correlated with the extent of tetrapyrrole accumulation by the species.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권2호
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• pp.153-159
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• 2009

Rhodobacter capsulatus 유래의 hemA 유전자를 항시발현 벡터(pHCEIIB vector)에 클로닝한 후 과발현시킨 Escherichia coli BLR(DE3) 균주를 사용하여, 5-aminolevulinic acid (ALA) 생산을 위한 적정 배양조건을 조사하였다. ALA 생산을 위한 배양온도는 $37^{\circ}C$보다는 $30^{\circ}C$에서 더 나은 결과를 나타내었다. Glycine 농도가 세포생장에 미치는 영향이 컸으며, 세포생장을 저해하지 않고ALA를 고농도로 생산하기 위한 적정 glycine 농도는 5-10 g/L 수준이었다. Succinic acid의 적정 첨가수준은 10-20 g/L이었으며, succinic acid의 일부를 glutamate로 대체할 경우에 ALA의 생산량을 향상시키는 효과가 있었다. 한편, 배지 중의 glucose 첨가는 ALA 생산성을 저하시키는 결과를 초래하였다. 이상과 같은 배양 조건 최적화를 통한 jar-fermentor 발효실험을 통하여, 고가의 유도제(IPTG)나 ALA dehydratase inhibitor를 첨가하지 않고도 8.2 g/L 수준의 고농도 ALA를 얻을 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제38권2호
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• pp.144-151
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• 2002

Rhodopseudomonas sp. KCTC1437균주를 이용하여 Polyhydroxyalkanoate (PHA)와 5-aminolevulinic acid (ALA)를 생산하기 위한 배양조건과 이들 생합성 조건의 상호관련성에 대하여 조사하였다. PHA생합성을 위한 탄소원으로는 acetic acid가 가장 효과적이었으나, succinic acid를 보조 탄소원으로 사용하였을 때의 세포건체량은 2.5g/ι, PHA함량은 건체량의 73%로서 주 탄소원만을 사용할 때에 비하여 크게 증가하였다. 조사된 탄소원으로부터 생합성된 PHA는 모두 polyhydroxybutyrate 단일중합체 이었으나, valeric acid로부터는 3-hydroxybutyrate와 3-hydroxyvalerate로 구성된 공중합체가 생산되었다. ALA의 생합성을 위하여서는 환원제 인 sodium thioglycolate를 첨가하여 혐기적 조건을 만들고, 탄소원인 acetic acid와 propionic acid 이외에 전구물질인 levulinic acid, succinic acid와 glycine을 반복적으로 공급해주었을 때 가장 좋았으며, 약 400 mg/ι의 ALA를 생산할 수 있었다. 그러나 ALA 생합성의 필수물질인 glycine, levulinic acid와 환원제는 세포생장과 PHA의 생합성을 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과, Rhodopseudomonas sp. KCTC1437균주로부터 PHA와 ALA를 동시에 생산할 수 있으나, 두 가지 유용산물을 효율적으로 생합성하기 위한 각각의 배양조건이 상호 배타적임을 확인하였다.

• Animal Bioscience
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• 제34권12호
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• pp.1912-1920
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• 2021

Objective: This study investigated the effects of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) on the motility parameters, mitochondrial membrane depolarization, and ATP levels in chicken sperm. Methods: The pooled semen from Barred Plymouth Rock males was used. In the first experiment, the semen was diluted 4-times with phosphate-buffered saline (PBS (-)) containing various concentrations (0, 0.01, 0.05, and 0.1 mM) of 5-ALA, and then the sperm motility parameters after incubation were evaluated by computer-assisted sperm analysis (CASA). In the second experiment, the semen was diluted 4-times with PBS (-) containing 0.05 mM 5-ALA, and then sperm mitochondrial membrane depolarization and ATP levels after 1.5 h of incubation were analyzed with the MitoPT^® JC-1 Assay and ATP Assay kits, respectively. In the third experiment, the semen was removed from the seminal plasma and resuspended with the mediums of PBS (-), PBS (-) supplemented with CaCl₂ and MgCl₂ (PBS (+)) + 5-ALA, PBS (+) + caffeine, and PBS (+) + caffeine + 5-ALA. Then, the sperm motility parameters after incubation were evaluated by CASA. In the last experiment, the semen was treated with the mediums of PBS (-), PBS (-) + 5-ALA, 5.7% glucose, 5.7% glucose + 5-ALA after removing the seminal plasma, and then the sperm motility parameters were evaluated by CASA. Results: The addition of 0.05 mM 5-ALA significantly increased the chicken sperm motility, progressive motility, linearity, average path velocity, curvilinear velocity, straight-line velocity, and the wobble. The sperm mitochondrial membrane depolarization was also increased by the 5-ALA treatment. The 5-ALA treatment decreased the sperm ATP levels. Both the caffeine treatment and glucose treatment decreased the sperm motility during incubation period. Conclusion: 5-ALA might increase sperm mitochondrial membrane depolarization to utilize the ATP for enhancing sperm movement.

• KSBB Journal
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• 제22권3호
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• pp.168-173
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• 2007

형광을 이용한 암 진단을 위해 배양된 정상 및 암세포주에 광민감제인 5-ALA, ALA-methyl ester를 투여하고 세포 내 외에서 생성된 Protoporphyrin IX (PpIX)의 형광을 측정하여 5-ALA, ALA-methyl ester 투여의 최적 농도를 조사하였다. 정상 간세포주 (Chang) 및 간암 세포주 (HepG2)에 5-ALA와 ALA-methyl ester를 농도별로 투여하여 5-ALA와 ALA-methyl ester에 의해 유도된 PpIX의 생성을 확인하고, MTT assay로 세포생존율을 측정하였다. 배양된 cell에 5-ALA와 ALA-methyl ester를 투여한 후 24시간 동안 배양함으로써 생성되는 PpIX의 양은 형광의 강도로 측정하였다. 이 때의 형광 (emission) 스펙트럼은 여기 파장이 410 nm일 때 603.2 nm, 660.5 nm와 603.2 nm 및 661.4에서 형광 봉우리가 관찰되었다. PpIX의 형광 강도를 측정한 결과, PpIX는 정상세포에서는 낮은 농도로 축적이 되는 반면에 암세포에서 더 높은 농도로 축적되었으며, 세포 외보다는 세포 내에서 더 높은 농도로 축적됨을 알 수 있었다. 또한 5-ALA 및 ALA-methyl ester에 의한 PpIX의 생성에 대한 형광 강도는 ALA-methyl ester가 5-ALA보다 더 큰 것으로 관찰되었다.

• KSBB Journal
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• 제21권3호
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• pp.171-174
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• 2006

형광을 이용한 암 진단을 위해 배양된 정상 및 암세포주에 광민감제인 5-ALA를 투여하고 세포 내 외에서 생성된 Protoporphyrin IX(PpIX)의 형광을 측정하여 5-ALA 투여의 최적농도를 조사하였다. 정상 간세포주(Chang) 및 자궁경부암 세포주(HeLa)에 5-ALA를 농도별로 투여하여 ALA에 의해 유도된 PpIX의 생성을 확인하고, MTT assay로 세포생존율을 측정하였다. 배양된 cell에 5-ALA를 투여한 후 24시간 동안 배양함으로써 생성되는 PpIX의 양은 형광의 강도로 측정하였다. HeLa 세포주에 대한 5-ALA의 최적농도는 $50{\mu}g/ml$이며, 이 때의 형광(emission) 스펙트럼은 여기 파장이 410 nm일 때 602.3 nm, 659.9 nm에서 형광 봉우리가 관찰되었다. PpIX의 형광 강도를 측정한 결과, PpIX는 정상세포에서는 낮은 농도로 축적이 되는 반면에 암세포에서 더 높은 농도로 축적되었으며, 세포 외보다는 세포 내에서 더 높은 농도로 축적됨을 알 수 있었다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권4호
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• pp.2271-2275
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• 2016

Background: The value of 5-aminolevulinic acid (ALA) in fluorescence detection of peritoneal metastases and the underlying mechanisms were evaluated in patients with peritoneal surface malignancies. Materials and Methods: Oral 5-ALA was administered at a concentration of 20 mg/kg body weight with 50 ml of water 2 hours prior to surgery (n=115). The diagnostic value of 5-ALA based fluorescence production was evaluated following white light inspection during prior to cytoreductive surgery and hyperthermic intraperitoneal chemotherapy. Then, peptide transporter PEPT1 (ALA influx transporter) and ATP-binding cassette transporter ABCG2 (porphyrin efflux transporter) gene expression was determined with quantitative real time (qRT)-PCR and pathological diagnoses confirmed for all tissue samples. Results: The 5-ALA based photodynamic detection rate was 17% for appendiceal mucinous neoplasms, 54% for colorectal cancers, 33% for gastric cancers, 67% for diffuse malign peritoneal mesotheliomas, and 89% for epithelial ovarian cancer of peritoneal metastases. 5-ALA was detected in all cases of peritoneal metastases originating from cholangiocarcinomas whereas it was not able to detect any in granulosa cell and gastrointestinal stromal tumor cases. Furthermore, PEPT1 was overexpressed whereas ABCG2 expression was downregulated in tumors detected with fluorescence. Conclusions: 5-ALA provided 100% specificity and high sensitivity to detect peritoneal metastases in subgroups of patients with peritoneal surface mailgnancies. ALA influx transporter PEPT1 and porphyrin efflux transporter ABCG2 genes are important in tumor specific 5-ALA induced fluorescence in vivo. Further studies should clarify diagnostic utility of 5-ALA in peritoneal surface malignancies.

• KSBB Journal
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• 제22권2호
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• pp.67-72
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• 2007

형광을 이용한 암 진단을 위해 배양된 정상 폐세포 및 폐암 세포주에 광민감제인 5-ALA를 투여하고 세포 내 외에서 생성된 protoporphyrin IX (PpIX)의 형광을 측정하여 5-ALA 투여의 최적 농도를 조사하였다. 정상 폐세포주 (Hel299) 및 폐암 세포주 (A549, NCI-H460)에 5-ALA를 $0\sim800{\mu}g/mL$ 농도별로 투여하여 24시간 동안 배양한 다음 MTT assay로 세포증식 저해율 및 이때 생성되는 PpIX의 양을 형광의 강도로 측정하였다. 그 결과 Hel299 및 A549에서는 5-ALA의 처리농도가 증가할수록 세포 증식의 저해율이 증가하였으나 NCI-H460에서는 세포 증식이 저해되지 않았다. 그리고 폐암세포인 A549와 NCI-H460에 대한 5-ALA의 최적농도는 $100{\mu}g/mL$이며, 이때의 형광 (emission) 스펙트럼은 여기 파장이 410 nm일 때 세포 외에서는 615.8 nm와 660.8 nm, 616.7 nm와 660.2 nm, 세포 내에서는 603.2 nm와 661.4 nm, 603.5 nm와 661.4 nm에서 각각 형광 봉우리가 관찰되었다. 또한 PpIX를 형광 강도로 측정하면, PpIX는 정상세포에서는 낮은 농도로 축적이 되는 반면에 암세포에서 높은 농도로 축적되었으며, 세포 외보다는 세포 내에서 더 높은 농도로 축적됨을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제5권1호
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• pp.63-69
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• 1997

5-Aminolevulinic acid (ALA) 생합성의 $C_5$ 경로의 전구물질인 L-glutamic acid가 Rhodospirillum rubrum N-1 새포내에서 ALA 생산의 역할을 검토하였다. Lascelles의 기본배지에 L-glutamic acid와 levulinic acid (LA)를 각각 30, 20 mM 첨가배양으로써 균체외 ALA 생산성이 40배 증가(76 mg/l)하였다. 한편 $C_4$ 경로의 기질인 glycine과 succinic acid를 대수기 중기에 각각 60 mM 첨가함으로써, 균의 증식은 억제되었으나 균체외의 ALA는 52 mg/l에 달하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권6호
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• pp.1136-1140
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• 2008

The Rhodopseudomonas palustris KUGB306 hemA gene codes for 5-aminolevulinic acid (ALA) synthase. This enzyme catalyzes the condensation of glycine and succinyl-CoA to yield ALA in the presence of the cofactor pyridoxal 5'-phosphate. The R. palustris KUGB306 hemA gene in the pGEX-KG vector system was transformed into Escherichia coli BL21. The effects of physiological factors on the extracellular production of ALA by the recombinant E. coli were studied. Terrific Broth (TB) medium resulted in significantly higher cell growth and ALA production than did Luria-Bertani (LB) medium. ALA production was significantly enhanced by the addition of succinate together with glycine in the medium. Maximal ALA production (2.5 g/l) was observed upon the addition of D-glucose as an ALA dehydratase inhibitor in the late-log culture phase. Based on the results obtained from the shake-flask cultures, fermentation was carried out using the recombinant E. coli in TB medium, with the initial addition of 90 mM glycine and 120 mM succinate, and the addition of 45 mM D-glucose in the late-log phase. The extracellular production of ALA was also influenced by the pH of the culture broth. We maintained a pH of 6.5 in the fermenter throughout the culture process, achieving the maximal levels of extracellular ALA production (5.15 g/l, 39.3 mM).