A culture system for lactating rat mammary acini was evaluated, where the primary indicator of performance was lactose secretion, measured by a sensitive bioluminescence assay. Lactose secretion was reduced by half (p<0.01) over the first 6 h of culture by overnight feed withdrawal (FW) from tissue donors but was sensitive to increased glucose concentration in the culture media (p<0.001) up to 30 mM. Lactose production of cells from fed donors over the first 6 h in culture in 30 mM glucose was 8.9 fmol/cell/h - a rate calculated to be about half that in vivo. No significant difference was shown in lactose secretion by cells from fed or FW rats over 6-24 h. Lactose secretion was 3.6 fmol/cell/h by cells from fed animals in 40 mM glucose concentration media over the 6-24 h culture period. Addition of insulin to the culture media had no effect on rates of lactose secretion while addition of prolactin and hydrocortisone, with or without insulin, significantly (p<0.001) decreased lactose production over both 0-6 h and 6-24 h culture periods. Lactose synthesis in vitro was significantly enhanced by aeration of the media during collagenase digestion of mammary tissue (p<0.05). No improvement in lactose secretion was effected by shaking of cells during culture, Matrigel coating of culture dishes or change in cell density over a range up to 2.5 million cells per ml.
Sayler, Gary;Burlage, Robert;Cox, Chris;Nivens, David;Ripp, Steven;Ahn, Yeonghee;Easter, Jim;Wrner, Claudia;Jarrell, John
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2000.11a
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pp.153-162
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2000
A field study was performed to test effectiveness of a bloluminescent genetically engineered microorganism (GEM) for bioremediation process monitoring and control. The study employed Pseudomonas fluorescens HK44 that was the first strain approved for field application in the U.S. for bioremediation purposes. HK44 contains lux gene fused within a naphthalene degradative pathway, allowing this GEM to bioluminesce as it degrades naphthalene as well as substituted naphthalenes and other polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) , Results showed that HK44 was maintained in both PAH-contarninated and uncontaminated soils even 660 days after inoculation. HK44 was able to produce bioluminescence in response to PAHs in soil. Although effectiveness of chemical remediation was not assessed due to heterogeneous distribution of contaminants, decreased concentration of naphthalene was shown in the soils, Taken together, HK44 was useful for in situ bioremediation process monitoring and control. This work is so far the only field release of a GEM for bioremediation purposes.
Park, Gyung-Soo;Chung, Chang-Soo;Lee, Sang-Hee;Hong, Gi-Hoon;Kirn, Suk-Hyun;Park, Soung-Yun;Yoon, Seong-Jin;Lee!, Seung-Min
Ocean Science Journal
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v.40
no.2
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pp.91-100
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2005
Bioassay using the marine bacteria, Vibrio fischeri and rotifer, Brachionus plicatilis, and chemical analyses were conducted to assess the toxicity of the various sewage sludges, one of the major ocean dumped materials in the Yellow Sea of Korea. Sludge elutriates extracted by filtered seawater were used to estimate the ecotoxicity of the sludge. Chemical characterization included the analyses of organic contents, heavy metals, and persistent organic pollutants in sludge. Bacterial bioluminescent inhibition (15 min), rotifer mortality (24 hr) and rotifer population growth inhibition (48 hr) assay were conducted to estimate the sludge toxicity. EC50 15 min (inhibition concentration of bioluminescence after 15 minutes exposed) values by Microtox(R) bioassay clearly revealed different toxicity levels depending on the sludge sources. Highest toxicity for the bacteria was found with the sludge extract from dyeing waste and followed by industrial waste, livestock waste, and leather processing waste. Clear toxic effects on the bacteria were not found in the sludge extract from filtration bed sludge and rural sewage sludge. Consistent with Microtox(R) results, rotifer neonate mortality and population growth inhibition test also showed highest toxicity in dyeing waste and low in filtration bed and rural sewage sludge. High concentrations of persistent organic pollutants (POPs) and heavy metals were measured in the samples from the industrial wastes, leather processing plant waste sludge, and urban sewage sludge. However, there was no significant correlation between pollutant concentration levels and the toxicity values of the sludge. This suggests that the ecotoxicity in addition to the chemical analyses of various sludge samples must be estimated before release of potential harmful waste in the natural environment as part of an ecological risk assessment.
The nucleotide sequence of the luxC gene coding for lux-specific fatty acyl-CoA reductase and the upstream DNA (325bp)of the structural gene from bioluminescent bacterium, Photobacterium phosphoreum, has been deternubed. An open reading frame extending for more than 20 codons in 325 bp DNA upstream of luxC was not present in both directions. The lux gene can be translated into a polypeptide of 54 kDa and the amino acid sequences of lux specific reductases of P. phosphoreum shares 80, 65, 58, and 62% identity with those of the Photobacterium leiognathi, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, and Xehnorhabdus luminescenens reductases, respectively. Analyses of codon usage, showing that a high frequency (2.3%) of the isoleucine codon, AUA, in the luxC gene compared to that found in Escherichia coli genes (0.2%) and its absence in the luxA and B genes, suggested that the AUA codon may play a modulator role in the expression of lux gene in E. coli. The structural genes (luxC, D, A, B, E) of the P. phosphoreum coding for luciferase (${\alpha}$,${\beta}$) and fatty acid reductase (r, s, t) polypeptides can be expressed exclusively in E. coli under the T7 phage RNA polymerase/promoter system and identificationof the [35S]methionine labelled polypeptide products. The degree of expression of lux genes in analyses of codon usage. High expression of the luxC gene could only be accomplished in a mutant E. coli 43R. Even in crude extracts, the acylated acyl-CoA reductase intermediate as well as acyl-CoA reductrase activities could be readily detected.
Yap, Polly Soo Xi;Krishnan, Thiba;Chan, Kok-Gan;Lim, Swee Hua Erin
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.25
no.8
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pp.1299-1306
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2015
This study aims to investigate the mechanism of action of the cinnamon bark essential oil (CB), when used singly and also in combination with piperacillin, for its antimicrobial and synergistic activity against beta-lactamase TEM-1 plasmid-conferred Escherichia coli J53 R1. Viable count of bacteria for this combination of essential oil and antibiotic showed a complete killing profile at 20 h and further confirmed its synergistic effect by reducing the bacteria cell numbers. Analysis on the stability of treated cultures for cell membrane permeability by CB when tested against sodium dodecyl sulfate revealed that the bacterial cell membrane was disrupted by the essential oil. Scanning electron microscopy observation and bacterial surface charge measurement also revealed that CB causes irreversible membrane damage and reduces the bacterial surface charge. In addition, bioluminescence expression of Escherichia coli [pSB1075] and E. coli [pSB401] by CB showed reduction, indicating the possibility of the presence of quorum sensing (QS) inhibitors. Gas-chromatography and mass spectrometry of the essential oil of Cinnamomum verum showed that trans-cinnamaldehyde (72.81%), benzyl alcohol (12.5%), and eugenol (6.57%) were the major components in the essential oil. From this study, CB has the potential to reverse E. coli J53 R1 resistance to piperacillin through two pathways; modification in the permeability of the outer membrane or bacterial QS inhibition.
The functions of riboflavin synthesis genes ( ribI,II,III and IV) found immediately downstream of luxG in the lux operon from Photobacterium species were identified using the biochemical and genetical analysis. The ribI-III gene codes for protein corresponding to that coded by the second (riboflavin synthase), third (3,4-dihydroxy 2-butanone 4-phosphate synthase/GTP cyclohydrolase II) and fourth (lumazine synthase) gene, respectively, of Bacillus subtilis rib operon with the respective gene procuct sharing 41-50% amino acid sequence identity. Unexpectedly, the sequence of the ribIV product of Photobacterium phosphoreum does not correspond in sequence to the protein encoded by the fifth rib gene of Bacillus subtilis. Instead the gene (ribIV) codes for a polypeptide similar in sequence to GTP cyclohydrolase II of Escherichia coli and the carboxy terminal domain of the third rib gene from Bacillus subtilis. Complementation of Escherichia coli riboflavin auxotrophs showed that the function of the gene products of ribII and ribIV are DHBP synthase and GTP cyclohydrolase II, respectively. In addition the experiment, showing that increase in thermal stability of riboflavin synthase coded by ribIon coexpression with ribIII, provided indirect evidence that the latter gene codes for lumazine synthase.
Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) is a foodborne pathogen that produces attaching and effacing lesions on the large intestine and causes hemorrhagic colitis. It is primarily transmitted through the consumption of contaminated meat or fresh produce. Similar to other bacterial pathogens, antibiotic resistance is of concern for EHEC. Furthermore, since the production of Shiga toxin by this pathogen is enhanced after antibiotic treatment, alternative agents that control EHEC are necessary. This study aimed to discover alternative treatments that target virulence factors and reduce EHEC toxicity. The locus of enterocyte effacement (LEE) is essential for EHEC attachment to host cells and virulence, and most of the LEE genes are positively regulated by the transcriptional regulator, Ler. GrlA protein, a transcriptional activator of ler, is thus a potential target for virulence inhibitors of EHEC. To identify the GrlA inhibitors, an in vivo high-throughput screening (HTS) system consisting of a GrlA-expressing plasmid and a reporter plasmid was constructed. Since the reporter luminescence gene was fused to the ler promoter, the bioluminescence would decrease if inhibitors affected the GrlA. By screening 8,201 compounds from the Korea Chemical Bank, we identified a novel GrlA inhibitor named Grlactin [3-[(2,4-dichlorophenoxy)methyl]-4-(3-methylbut-2-en-1-yl)-4,5-dihydro-1,2,4-oxadiazol-5-one], which suppresses the expression of LEE genes. Grlactin significantly diminished the adhesion of EHEC strain EDL933 to human epithelial cells without inhibiting bacterial growth. These findings suggest that the developed screening system was effective at identifying GrlA inhibitors, and Grlactin has potential for use as a novel anti-adhesion agent for EHEC while reducing the incidence of resistance.
Although the outcome of cancer patients after cytotoxic chemotherapy is related diverse mechanisms, multidrug resistance (MDR) for chemotherapeutic drugs due to cellular P-glycoprotein (Pgp) or multidrug-resistance associated protein (MRP) is most important factor in the chemotherapy failure to cancer. A large number of pharmacologic compounds, including verapamil, quinidine, tamoxifen, cyclosporin A and quinolone derivatives have been reported to overcome MDR. Single photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET) are available for the detection of Pgp and MRP-mediated transporter. $^{99m}Tc$-MIBI and other $^{99m}Tc$-radiopharmaceuticals are substrates for Pgp and MRP, and have been used in clinical studies for tumor imaging, and to visualize blockade of PgP-mediated transport after modulation of Pgp pump. Colchicine, verapamil and daunorubicin labeled with $^{11}C$ have been evaluated for the quantification of Pgp-mediated transport with PET in vivo and reported to be feasible substrates with which to image Pgp function in tumors. Leukotrienes are specific substrates for MRP and $N-[^{11}C]acetyl-leukotriene$ E4 provides an opportunity to study MRP function non-invasively in vivo. SPECT and PET pharmaceuticals have successfully used to evaluate pharmacologic effects of MDR modulators. Imaging of MDR and reversal of MDR with bioluminescence in a living animal is also evaluated for future clinical trial. We have described recent advances in molecular imaging of MDR and reviewed recent publications regarding feasibility of SPECT and PET imaging to study the functionality of MDR transporters in vivo.
Lumazine protein is a fluorescent protein isolated from the bioluminescent bacteria of Photobacterium species. To generate minimal size of lumazine protein with possessing fluorescent characteristic, the gene coding for the wild type N-terminal domain of lumazine protein (N-LumP 118) containing amino acids up to 118 from Photobacterium leiognathi was produced. In addition, the genes coding for the variant proteins of N-LumP 118, replaced with one tryptophan amino acid (N-LumP 118 V41W, S48W, T50W, D64W, and A66W), were also constructed by Polymerase Chain Reaction and Site Directed Mutagenesis. These proteins were expressed in Escherichia coli by transformation with recombinant plasmids and purified by 6X-His tagging system. Spectroscopic studies have show that the purified proteins are capable of binding to the fluorescent ligand 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine, resulted in showing of fluorescent characteristic with the minimal size of protein. From these studies, the mutant proteins containing single tryptophan amino acid residue, possessing its own intrinsic flouophore character at the different position, will be able to the use as a probe for further studies to deduce their three dimensional structure and the binding modes.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.27
no.6
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pp.1465-1475
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2016
In order to secure safe meals, the hazards of microorganisms associated with food poisoning accident should be monitored and controlled in real situations. It is necessary to determined the correlation between existing common bacteria number (aerobic plate count; APC) and RLU (relative light unit) in cookware. In this paper, we investigate the correlation between ATP (RUL) and APC (CFU) by using three types of transform (inverse, square root, log transforms) of raw data in two steps. Among these transforms, the log transform at the first step has been found to be optimal for the data of cutting board, knife, soup bowl (stainless), and tray (carbon). The square root-inverse and the square root-square root transform at the second step have been shown to be optimal respectively for the cup and for the soup bowl (carbon) data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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