Kim, Tae Gyun;Kwon, Taek Hun;Min, Kyoungin;Dong, Mi-Sook;Park, Young In;Ban, Changill
Molecules and Cells
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제27권1호
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pp.99-103
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2009
Ribose-5-phosphate isomerase A (RpiA) plays an important role in interconverting between ribose-5-phosphate (R5P) and ribulose-5-phosphate in the pentose phosphate pathway and the Calvin cycle. We have determined the crystal structures of the open form RpiA from Vibrio vulnificus YJ106 (VvRpiA) in complex with the R5P and the closed form with arabinose-5-phosphate (A5P) in parallel with the apo VvRpiA at $2.0{\AA}$ resolution. VvRpiA is highly similar to Escherichia coli RpiA, and the VvRpiA-R5P complex strongly resembles the E. coli RpiA-A5P complex. Interestingly, unlike the E. coli RpiA-A5P complex, the position of A5P in the VvRpiA-A5P complex reveals a different position than the R5P binding mode. VvRpiA-A5P has a sugar ring inside the binding pocket and a phosphate group outside the binding pocket: By contrast, the sugar ring of A5P interacts with the Asp4, Lys7, Ser30, Asp118, and Lys121 residues; the phosphate group of A5P interacts with two water molecules, W51 and W82.
Isopentenyl diphosphate (IPP) is the common, five-carbon building block in the biosynthesis of all isoprenoids. IPP in Escherichia coli is synthesized through the non-mevalonate pathway. The first reaction of IPP biosynthesis in E. coli is the formation of 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate(DXP), catalyzed by DXP synthase and encoded by dxs. The second reaction in the pathway is the reduction of DXP to 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate, catalyzed by DXP reductoismerase and encoded by dxr. To determine if one of more of the reactions in the non-mevalonate pathway controlled flux to IPP, dxs and dxr were placed on several expression vectors under the control of three different promoters and transformed into three E. coli strains ($DH5{\alpha}$, XL1-Blue, and JM101) that had been engineered to produce lycopene, a kind of isoprenoids. Lycopene production was improved significantly in strains transformed with the dex expression vectors. At arabinose concentrations between 0 and 1.33 mM, cells expressiong both dxs and from $P_{BAD}$ on a midium-copy plasmid produced 1.4 -2.0 times more lycopene than cells expressing dxs only. However, at higher arabinose concentrations lycopene production in cell expressing both dxs and dxr was lower than in cells expression dxs only. A comparison of the three E. coli strains trasfomed with the arabinose-inducible dxs on a medium-copy plasmid revealed that lycopene production was highest in XL1-Blue.
Metallic and non-metallic isomerases can be used to produce commercially important monosaccharides. To determine which category of isomerase is more suitable as a template for directed evolution to improve enzymes for galactose isomerization, L-arabinose isomerase from Escherichia coli (ECAI; E.C. 5.3.1.4) and tagatose-6-phosphate isomerase from Staphylococcus aureus (SATI; E.C. 5.3.1.26) were chosen as models of a metallic and non-metallic isomerase, respectively. Random mutations were introduced into the genes encoding ECAI and SATI at the same rate, resulting in the generation of 515 mutants of each isomerase. The isomerization activity of each of the mutants toward a non-natural substrate (galactose) was then measured. With an average mutation rate of 0.2 mutations/kb, 47.5% of the mutated ECAIs showed an increase in activity compared with wild-type ECAI, and the remaining 52.5% showed a decrease in activity. Among the mutated SATIs, 58.6% showed an increase in activity, whereas 41.4% showed a decrease in activity. Mutant clones showing a significant change in relative activity were sequenced and specific increases in activity were measured. The maximum increase in activity achieved by mutation of ECAI was 130%, and that for SATI was 190%. Based on these results, the characteristics of the different isomerases are discussed in terms of their usefulness for directed evolution of non-natural substrate isomerization.
Singh, Jeet Bahadur;Vyas, Deepak;Kumar, Har Darshan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제7권2호
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pp.127-131
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1997
Alkaline phosphatase (APase) was found to be inducible in Anabaena sp. strain CA Growth was less than control in presence of most amino acids except glycine and serine, but most amino acids enhanced APase activity. Highest APase activity was recorded in tyrosine supplemented culture followed by hydroxyproline, cystein, valine and glutamic acid. Threonine supplemented material showed lowest APase level (1.8 nmol/mg protein/min). Lactose, glucose, sodium pyruvate and succinate stimulated growth but not APase activity. APase activity was high in the presence of sucrose, mellibiose, mannitol, arabinose, maltose and sorbose, even though the growth in these supplements was less than in control. Organic phosphate sources supported good growth of the organism. Best growth occurred in presence of inorganic phosphate, adenosine diphosphate, fructose 1,6-diphosphate or ribulose 1,5-diphosphate, followed by other phosphorus sources tested. APase activity in presence of any of the organic phosphate sources was 3 to 5 fold low as compared to phosphate limited culture. Also, there was no APase activity in cultures grown on inorganic phosphate. These data indicate that most amino acids and a few carbohydrates (sucrose, mellibiose, arabinose and sorbose) are suitable for APase production. Lactose, glucose, pyruvate or succinate may be used as a carbon source during photoheterotrophic growth of the cyanobacterium. Glycine and serine are preferred nitrogen sources for its growth. Phosphate repressible APase activity has been found in Anabaena sp. strain CA.
Isopentenyl diphosphate (IPP) is the common, five-carbon building block in the biosynthesis of all carotenoids, IPP in Escherichia coli is synthesized through the non-mevalonate pathway. The first reaction of IPP biosynthesis in E. coli is the formation of 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate (DXP), catalyzed by DXP synthase and encoded by dxs. The second reaction in the pathway is the reduction of DXP to 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate, catalyzed by DXP reductoisomerase and encoded by dxr. To determine if one or more of the reactions in the non-mevalonate pathway controlled flux to IPP, dxs and dxr were placed on several expression vectors under the control of three different promoters and transformed into three E. coli strains (DH5(, XL1-Blue, and JM101) that had been engineered to produce lycopene. Lycopene production was improved significantly in strains transformed with the dxs expression vectors. When the dxs gene was expressed from the arabinose-inducible araBAD promoter (PBAD) on a medium-copy plasmid, lycopene production was 2-fold higher than when dxs was expressed from the IPTG-inducible trc and lac promoters (Ptrc and Plac, respectively) on medium-copy and high-copy plasmids, Given the low final densities of cells expressing dxs from IPTG-inducible promoters, the low lycopene production was probably due to the metabolic burden of plasmid maintenance and an excessive drain of central metabolic intermediates. At arabinose concentrations between 0 and 1.33 mM, cells expressing both dxs and dxr from PBAD on a medium-copy plasmid produced 1.4 - 2.0 times more lycopene than cells expressing dxs only. However, at higher arabinose concentrations lycopene production in cells expressing both dxs and dxr was lower than in cells expressing dxs only. A comparison of the three E. coli strains transformed with the arabinose-inducible dxs on a medium-copy plamid revealed that lycopene production was highest in XL1-Blue.
한국미생물생명공학회 2001년도 Proceedings of 2001 International Symposium
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pp.141-145
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2001
Isopentenyl diphosphate (IPP) is the common, five-carbon building block in the biosynthesis of all carotenoids. IPP in Escherichia coli is synthesized through the non-mevalonate pathway. The first reaction of IPP biosynthesis in E. coli is the formation of l-deoxy-D-xylulose-5-phosphate (DXP), catalyzed by DXP synthase and encoded by dxs. The second reaction in the pathway is the reduction of DXP to 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate, catalyzed by DXP reductoisomerase and encoded by dxr. To determine if one or more of the reactions in the non-mevalonate pathway controlled flux to IPP, dxs and dxr were placed on several expression vectors under the control of three different promoters and transformed into three E. coli strains (DH5$\alpha$, XL1-Blue, and JMl0l) that had been engineered to produce lycopene. Lycopene production was improved significantly in strains transformed with the dxs expression vectors. When the dxs gene was expressed from the arabinose-inducible araBAD promoter ( $P_{BAD}$) on a medium-copy plasmid, lycopene production was 2-fold higher than when dxs was expressed from the IPTG-inducible trc and lac promoters ( $P_{trc}$ and $P_{lac}$, respectively) on medium-copy and high-copy plasmids. Given the low final densities of cells expressing dxs from IPTG-inducible promoters, the low lycopene production was probably due to the metabolic burden of plasmid maintenance and an excessive drain of central metabolic intermediates. At arabinose concentrations between 0 and 1.33 roM, cells expressing both dxs and dxr from $P_{BAD}$ on a medium-copy plasmid produced 1.4 - 2.0 times more lycopene than cells expressing dxs only. However, at higher arabinose concentrations lycopene . production in cells expressing both dxs and dxr was lower than in cells expressing dxs only. A comparison of the three E. coli strains transformed with the arabinose-inducible dxs on a medium-copy plasmid revealed that lycopene production was highest in XLI-Blue.LI-Blue.
토양 및 수계에 집적, 유입되어 있는 과다한 인산의 제거에 이용 가능한 미생물 자원을 확보하기 위하여 활성오니에서 분리된 Acinetobacter lwoffi PO8의 배양조건 및 외부환경조건에 따른 인산흡수 양상을 조사하였다. 배양액 내 초기 pH가 $7.5{\sim}8.5$ 범위에서 균생육과 인산흡수율이 가장 높았으며, 탄소원으로 glycerol 및 arabinose을 첨가하였을 경우 각각 약 93 및 91%의 높은 인산 흡수율을 보였다. 질소원 형태에 따른 인산흡수양상은 아미노태 보다 암모늄염이 효과적이었으며, 특히, $NH_4NO_3$,와 $(NH_4)_2SO_4$가 각각 95와 96%의 인산흡수율을 나타냈다. 금속이온 중에서 $Co^{2+}$ 첨가 시 균생육이 제해되었으나, 이외의 다른 금속이온은 균의 성장 및 인산흡수에 큰영향을 미치지 않았다. 아미노산 중 arginine, methionine 및 lysine 등은 아미노산을 첨가하지 않은 경우보다 $10{\sim}20%$ 더 높은 인산흡수율을 나타냈었으며, 이때 배양기간 중 glucose의 공급으로 배지 중 잔존 인산이 완전히 제거되었다. 또한 $^{32}P$를 사용하여 균의 인산 분포를 조사한 결과로 세포내 흡수된 인산은 대부분 세포의 원형질 내에 polyphosphate의 형태로 분포되어 있었다.
To compare seed components of plus trees, seed powder ground after seedcoat removal was analyzed for two oak species, i. e., Quercus monglica (white oak) and Quercus variabilis (red oak), which are typical oak trees in Korea but have different fruiting characteristics. Thus we aimed at analyzing and comparing many ingredients including minerals, sugars, etc. Two species were similar to each other in the content of water, crude ash, crude protein and carbohydrates, but crude lipid content in Q. variabilis was 2.5 times higher than that in Q. mongolica. Crude proteins of Clone 124 was 1.5 times higher than that of Clone 75 in Q. mongolica. Crude lipid content showed the highest value in Clone 0511 of Q. variabilis, and more phosphate and iron was found in Q. monglica than in Q. variabilis. Glucose showed 85.4% and 88.3% on average of the total monosacchrides in two species, and galactose and arabinose were also found. In the content of phosphate, iron, and crude lipid, differences were found between two species and among clones of two species.
Two genes encoding probable α-ʟ-arabinofuranosidase (E.C. 3.2.1.55) isozymes (ABFs) with 92.3% amino acid sequence identity, ABF51A and ABF51B, were found from chromosomes 3 and 5 of Saccharomycopsis fibuligera KJJ81, an amylolytic yeast isolated from Korean wheat-based nuruk, respectively. Each open reading frame consists of 1,551 nucleotides and encodes a protein of 517 amino acids with the molecular mass of approximately 59 kDa. These isozymes share approximately 49% amino acid sequence identity with eukaryotic ABFs from filamentous fungi. The corresponding genes were cloned, functionally expressed, and purified from Escherichia coli. SfABF51A and SfABF51B showed the highest activities on p-nitrophenyl arabinofuranoside at 40~45℃ and pH 7.0 in sodium phosphate buffer and at 50℃ and pH 6.0 in sodium acetate buffer, respectively. These exoacting enzymes belonging to the glycoside hydrolase (GH) family 51 could hydrolyze arabinoxylo-oligosaccharides (AXOS) and arabino-oligosaccharides (AOS) to produce only ʟ-arabinose, whereas they could hardly degrade any polymeric substrates including arabinans and arabinoxylans. The detailed product analyses revealed that both SfABF51 isozymes can catalyze the versatile hydrolysis of α-(1,2)- and α-(1,3)-ʟ-arabinofuranosidic linkages of AXOS, and α-(1,2)-, α-(1,3)-, and α-(1,5)-linkages of linear and branched AOS. On the contrary, they have much lower activity against the α-(1,2)- and α-(1,3)-double-substituted substrates than the single-substituted ones. These hydrolases could potentially play important roles in the degradation and utilization of hemicellulosic biomass by S. fibuligera.
Arylsulfatase는 간단한 Phenols류의 황에스테르 화합물로부터 S $O_{4}$$^{[-992]}$ - 이온의 유리를 촉매한다. 이 효소는 토양센균을 포함한 많은 미생물과 동식물의 조직등에 널리 분포하여 있으며 이와 같은 넓은 분포는 이 효소의 기본적 기능이 환경학적으로 매우 중요한 의미를 갖는다고 하겠다. Arylsulfatase에 대한보고는 Klebsiella sp를 사용하여 몇몇 보고가 있다. 본 연구는 6종의 Serratia sp를 사용하여 arylsulfatase 합성조건을 검토하고 효소의 정제조건과 성질에 대하여 조사하여 Serratia marcescens를 선정하였다. Serratia mrcescens는 탄소원으로서 xylose rhamnose, glucosamine 그리고 arabinose등과 같은 몇몇 당을 이용하지 못했으며 glucose와 mannitol을 잘 이용하였으나 glucose methioniue의 경우 효소 합성을 억제시키었다. 유황원으로서는 무기유황염과 methionine의 첨가는 억제되었으며 tyramine의 첨가에 의해서 효소 함성의 억제효과는 해제되었다. 효소의 정제는 황산암모늄 포화용액의 분획과 DEAE-Cellulose, CM-Cellulose 그리고 DEAE-Sephadex A-25로 연결되는 구분 분획에 의해서 행하여졌다. 효소의 분자량은 SDS-gelelectrophoresis와 Sephadex G-100 column chromatography에 의하여 각각 46,000과 49,000으로 측정되었고 최적 PH는 6.8이었다. P-Nitrophenyl sulfate를 사용한 Km과 Vmak치는 각각 2.5$\times$$10^{4-}$M과 20 nmoles/min/mg protein이었다. 기질에 대한 특성은 phenylsulfte와 ο-, p-nit-rophenyl sulfate 그리고 p-nitro catechol sulfate에 대해서 높은 활성을 보였다. Hydroxylamine, inorganic fluoride, sulfide 그리고 Phosphate등은 강한 효소 저해작용을 나타내었고 무기유산염은 저해작용을 보여주지 않았다. Tyramine, octopamine그리고 dopamine과 같은 amino acid 또한 강한 저해 작용을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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