• Applied Biological Chemistry
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• 제41권1호
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• pp.99-103
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• 1998

Triazolopyrimidine sulfonanilide (TP) 유도체는 널리 사용되고 있는 제초제 중의 하나이다. 우리는 TP 유도체 화합물의 골격을 이루고 있는 벤젠 고리를 pyrimidine 고리로 치환시킨 새로운 3 종류의 sulfonamide 유도체(TPP)를 합성하고, 보리에서 추출한 acetolactate synthase (ALS)의 저해 활성도를 측정한 결과 0.005 부터 2 mM 사이의$I_{50}$값을 얻었다. $I_{50}$ 값의 비교에서 pyrimidine 고리에 methyl기가 치환된 TPP 유도체는 methoxy기가 치환된 유도체 보다 높은 저해 활성도를 나타내었다. 또한 triazolopyrimidine 고리에 cyclopentano 고리로 치환된 TPP 유도체는 methyl- 및 phenyl가 치환된 유도체보다 우수한 저해 활성도를 보였다. 따라서 새로운 TPP 유도체의 제초 효력은 치환기에 의한 분자내 전자 분포 변화와 밀접한 관계가 있으나 치환기의 크기에 따른 입체적 장애 요인은 저해 활성도에 전혀 영향이 없음을 알 수 있었다.

• 한국잡초학회지
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• 제17권1호
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• pp.66-70
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• 1997

(주)LG화학에서 개발중엔 LGC-40863은 벼에 대해 높은 안전성을 보이며 피 등 여러 잡초를 방제하는 신규제초제이다. LGC-40863은 관련 제초제나 식물에서의 효과 발현 증상으로 부터 acetolactate synthase(ALS)를 저해하는 것으로 추정된다. 본 연구에서는 LGC-40863의 ALS에 대한 영향을 알아보기 위하여 벼와 피로부터 추출한 ALS를 사용하여 $I_{50}$값과 효소반응속도를 조사하였다. LGC-40863의 $I_{50}$값은 14(벼), 16mM(피)였고, 대조약제로 사용한 imazapyr와 chlorsulfuron의 $I_{50}$값은 각각 12-15mM, 0.03-0.04mM였으므로 LGC-40863의 $I_{50}$값은 imazapyr와 유사하고 chlorsulfuron에 비해서는 약 400배 정도 높았다. 그리고 세 가지 약재 모두 벼와 피 간의 감수성 차이는 크지 않았다. 효소반응속도 면에서 살펴보면, LGC-40863은 벼와 피 모두 pyruvate에 대해 noncompetitive inhibition을 나타내었으며, chlorsulfuron과 imazapyr는 벼에서 각각 noncompetitive와 uncompetitive inhibition을 하는 것으로 나타났으므로 LGC-40863은 chlorsulfuron과 저해유형이 비슷하였다.

• 대한화학회지
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• 제42권3호
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• pp.306-314
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• 1998

Acetolactate synthase(ALS)는 박테리아, yeast, 그리고 고등 식물에서 가지를 가진 아미노산 Val, Leu, Ile의 생합성에 공통적으로 관여하는 필수적인 효소이다. 최근에 개발된 sulfonylurea, imidazolinone, triazolopyrimidine, 그리고 pyrimidyl-oxy-benzoate계 제초제들은 구조적으로 상호 유사성이 없음에도 불구하고 모두 ALS를 작용 표적으로 한다. Triazolopyrimidine(TP)계의 새로운 유도체들을 합성하여 보리의 ALS에 대해 저해활성을 측정하였다. 활성을 나타낸 저해제들의 $IC_{50}값은 3.2nM-0.62mM로 몇 개의 유도체는 뛰어난 활성을 보였다. 보리 ALS에 대해 triazolopyrimidine 유도체 TP4의 저해활성은 반응 시간이 증가함에 따라 증가하였고, 혼합형 저해유형을 보여주었다. TP4와 imidazolinone 제초제인 Cadre, 그리고 feedback 저해제인 Leu에 대한 dual inhibition 실험 결과 모두 평행한 kinetic pattern이 얻어져 이들 저해제의 결합 부위가 최소한 부분적으로 중복되는 부분이 있음을 시사했다. ALS의 Tyr의 변형은 TP4에 의한 저해 효과를 감소시키는 반면 Trp과 Cys 변형은 TP4의 결합에 영향을 나타내지 않았다.

• 농약과학회지
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• 제2권3호
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• pp.1-20
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• 1998

Chlorsulfuron, one of sulfonylurea herbicides acts through inhibition of acetolactate syuthase (EC 4.1.3.18; ALS, also known as acetohydroxyacid synthase) in the branched-chain amino acid biosynthesis process. After chlorsulfuron-ALS interaction, many physiological and metabolic disruptions occur in plants. However, it is not clear how this chlorsulfuron-ALS interaction affects those physiological and metabolic processes and how this interaction leads subsequently to plant death. Several researchers suggested that the death of chlorsulfuron-treated plants might be due to a shortage of the branched-chain amino acids, an accumulation of toxic metabolites, and/or a depletion of photoassimilates. It remains as a mystery presently, however, if such changes result in the plant death. In this review, we discussed how the chlorsulfuran-ALS interaction leads to physiological and metabolic disruptions in plants.

• 한국잡초학회지
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• 제18권4호
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• pp.333-340
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• 1998

Primisulfuron 또는 Imazethapyr와 Cytochrome P-450 저해제인 PBO의 혼합처리가 옥수수의 생장 및 ALS효소 활성에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. Pioneer 3751 IR은 Primisulfuron과 Imazethapyr에 Imazethapyr에 높은 내성을 보인 반면, Pioneer 3751과 찰옥 2호는 감수성을 보였다. 2. Pioneer 3751 IR은 Primisulfuron과 PBO혼합처리에서 높은 저항성을 나타내어 PBO혼합처리에 따른 영향은 적었으나 Pioneer 3751,수원 118호와 찰옥 2호는 PBO혼합처리에 따라 생장 저해가 PBO무처리에 비해 높게 나타났다. 3. Pioneer 3751 IR의 생장은 Imazethapyr와 PBO 혼합처리에 따른 영향은 적었으며 Pioneer 3751과 수원 118호, 찰옥 2호는 생장저해가 심하였으나 PBO혼합처리 에 따른 약해 상승작용은 크지 않았다. 4. ALS효소 활성은 Prirnisulfuron은 $0.01{\mu}M$에서부터, 그리고 Imazethapyr는 $1{\mu}M$에서부터 Pioneer 3751 IR 품종을 제외한 3품종에서 현저하게 억제되었으며, Primisulfuron과 PBO혼합처리에 의하여 Pioneer 3751 IR과 Pioneer 3751에서는 활성저해가 더 크게 나타났고 수원 118호와 찰옥 2호에서는 차이가 없었으며, Imazethapyr와 PBO의 혼합처리에서는 4품종에서 모두 약간 억제되었다.

• 한국생물정보학회:학술대회논문집
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• 한국생물정보시스템생물학회 2003년도 제2차 연례학술대회 발표논문집
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• pp.277-287
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• 2003

Acetolactate synthase (ALS, EC 4.1.3.18; also referred to as acetohydroxy acid synthase) catalyzes the first common step in the biosynthesis of valine, leucine, and isoleucine in microorganisms and plants. Recently X-ray structure of yeast ALS was available. Pair-wise alignment of yeast and tobacco ALS sequences revealed 63% sequence similarity. Using Deep View and automatic modeling on Swiss model server, we have generated reliable models of tobacco ALS based on yeast ALS template with a calculated pair-wise RMSD of 0.86 Angstrom. Functional roles of four residues located on the subunit interface (H142, El43, M350, and R376) were examined by site-directed mutagenesis. Seven mutants were generated and purified, of which three mutants (H142T, M350V, and R376F) were found to be inactivated under various assay conditions. The H142k mutant showed moderately altered kinetic properties. The E143A mutant increased 10-fold in K$_m$ value while other parameters remained unchanged. The M350C mutant was strongly resistant to three tested herbicides, while the R376k mutant can bind with herbicide carder at similar affinity to that of wild type enzyme, as determined by tryptophan quenching study. Except M350V mutant, all other mutants were ate to bind with cofactor FAD. Taken together, it is likely that residues H142 and E143 are located at the active site, while residues M350 and R376 are possibly located at the overlapping region of active site and herbicide binding site of the enzyme. Our data also allows us to hypothesize that the interaction between side chains of residues M350 and R376 are probably essential for the correct conformation of the active site. It remains to be elucidated that, whether the herbicide, upon binding with enzyme, inactivates the enzyme by causing change in the active site allosterically, which is unfavorable for catalytic activity.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제24권12호
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• pp.1799-1804
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• 2003

Acetolatate synthase(ALS) catalyzes the first common step in the biosynthesis of valine, leucine, isoleucine in plants and microorganisms. ALS is the target of several classes of herbicides, including the sulfonylureas, the imidazolinones, and the triazolopyrimidines. To elucidate the roles of arginine residues in tobacco ALS, chemical modification and site-directed mutagenesis were performed. Recombinant tobacco ALS was expressed in E. coli and purified to homogeneity. The ALS was inactivated by arginine specific reagents, phenylglyoxal and 2,3-butanedione. The rate of inactivation was a function of the concentration of modifier. The inactivation by butanedione was enhanced by borate, and the inactivation was reversible on removal of excess butanedione and borate. The substrate pyruvate and competitive inhibitors fluoropyruvate and phenylpyruvate protected the enzyme against inactivation by both modifiers. The mutation of well-conserved Arg198 of the ALS by Gln abolished the enzymatic activity as well as the binding affinity for cofactor FAD. However, the mutation of R198K did not affect significantly the binding of FAD to the enzyme. Taken together, the results imply that Arg198 is essential for the catalytic activity of the ALS and involved in the binding of FAD, and that the positive charge of the Arg is crucial for the interaction with negatively charged FAD.

• 한국환경농학회지
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• 제22권1호
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• pp.36-40
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• 2003

토양혼화실험을 통한 초장의 신장 억제를 조사한 결과 초장이 50% 억제되었을 때의 cyclosulfamuron의 농도를 품종별로 비교하여 보면 동진벼, 화성벼, 일품벼의 경우 각각 6.3, 9.2 146.8 mg/kg으로 동진벼가 제초제 cyclosulfamuron에 가장 민감하게 지상부의 생육이 억제되었다. 또한 cyclosulfamuron은 동일한 농도에서 지상부보다는 지하부의 생육을 더 크게 억제하였으며, 0.3mg/kg 처리 수준에서 동진벼의 경우 건물중의 억제정도는 지상부가 4.8% 정도이었으나 지하부는 38.9%이었다. 벼의 acetolactae synthase 활성을 cyclosulfamuron의 농도별로 검정한 결과 공시된 품종간에 큰 차이가 없었으며 50% 억제되는 농도는 화성벼, 동진벼 및 일품벼의 경우 각각 42.7, 32.7 및 $56.7\;{\mu}M$이었다.

• 농약과학회지
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• 제11권4호
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• pp.269-275
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• 2007

4개의 서로 지역 계통별 sulfonylurea(SU)계 제초제 저항성 물달개비의 저항성 정도 차이를 구명하기 위하여 SU계 제초제들에 대한 식물체 및 acetolactate synthase(ALS) 반응 차이를 감수성 계통과 비교 분석하였다. 나주, 논산, 김제 지역에서 채집된 저항성 물달개비들은 SU계 제초제들의 기준량에서 거의 영향을 받지 않았다. 사용된 SU계 제초제들의 기준량에 대한 나주, 논산, 김제 지역계통의 건물 중 50% 억제 제초제 농도인 $GR_{50}$은 감수성계통(청도) 보다 각각 $8{\sim}33$배, $8{\sim}30$배, $7{\sim}32$배 높게 나타났다. 그러나 김해 채집계통의 $GR_{50}$은 감수성 채집계통에 비해 $4{\sim}13$배 높게 나타나 중간정도의 저항성을 보였다. 나주, 논산, 김제에 대한 ALS 50% 억제 제초제 농도인 $I_{50}$은 감수성 채집계통에 비해 각각 $25{\sim}66$배, $9{\sim}26$배, $10{\sim}24$배 높게 나타났다. 그러나 김해 채집계통의 91%은 감수성 채집계통에 비해 $4{\sim}9$배 높게 나타났다.

• 한국잡초학회지
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• 제18권2호
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• pp.171-178
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• 1998

형질전환(形質轉換)된 ALS저해형(沮害型) 제초제(除草劑) 저항성품종(抵抗性品種) Pioneer 3751 IR과 감수성품종(感受性品種) Pioneer 3751, 국내(國內)에서 재배(栽培)되는 옥수수품종(品種) 수원 118호와 찰옥 2호를 대상으로 Primisulfuron과 Terbufos 혼합처리(混合處理)에 따른 옥수수의 �e해반응(藥害反應)과 ALS산소활성(酸素活性)의 차이를 검정하였다. Pioneer 3751 IR의 $GR_{50}$값은 살충제(殺蟲劑) 처리여부(處理與否)와 관계없이 160g ai/ha이상으로 높아 Pioneer 3751에 비하여 Primisulfuron에 저항성(抵抗性)을 나타냈으며 Pioneer 3751은 제초제(除草劑)를 처리(處理)하였을 때 $GR_{50}$값은 136.0g ai/ha었고 살충제(殺蟲劑)와 혼합처리(混合處理)하였을 때는 17.0g ai/ha으로 감소(減少)하였다. 수원 118호는 Primisulfuron 처리(處理)에서 $GR_{50}$값은 92.0g ai/ha이었고 살충제(殺蟲劑)와 혼합처리(混合處理)하였을 때에는 18.5g ai/ha로 감소(減少)되었다. 찰옥 2호는 Primisulfuron에 가장 민감하여 $GR_{50}$값은 29.0g ai/ha이었고 살충제(殺蟲劑)와의 혼합처리(混合處理)에서 14.5g ai/ha로 저하되어 국내품종(國內品種)은 살충제(殺蟲劑)와 제초제(除草劑)의 상호작용(相互作用)으로 약해(藥害)를 많이 받은 것으로 생각된다. Pioneer 3751 IR 품종(品種)의 ALS산소활성(酸素活性)의 $I_{50}$값은 살충제(殺蟲劑)의 처리여부(處理與否)와 관계없이 10.0${\mu}M$이상으로 가장 높았으며, Pioneer 3751은 Primisulfuron 처리(處理)에서 $I_{50}$값은 0.06${\mu}M$이 고 살충제(殺蟲劑)와 혼합처리(混合處理)하였을 때 0.04${\mu}M$로 減少되였다. 수원 118호와 찰옥 2호는 제초제(除草劑) 처리(處理)에서 $I_{50}$ 농도는 각각 7.75, 0.04${\mu}M$이었고 살충제(殺蟲劑)외의 혼합처리(混合處理)에서는 모두 0.01${\mu}M$로 낮아졌다. 따라서 옥수수에서 Primisulfuron에 대한 저항성(抵抗性)은 ALS산소활성(酸素活性)과 밀접한 관계가 있으며 Pioneer 3751 IR을 제외한 품종(品種)에서는 Terbufos 처리(處理)에 따라 약해(藥害)가 크게 유발되었고 ALS산소활성(酸素活性)이 저하되어 Primisulfuron에 대하여 감수성(感受性)을 나타냈다고 생각된다.