• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권8호
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• pp.1118-1122
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• 2014

The present study shows that DR1114 (Hsp20), a small heat shock protein of the radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans, enhances tolerance to hydrogen peroxide ($H_2O_2$) stress when expressed in Escherichia coli. A protein profile comparison showed that E. coli cells overexpressing D. radiodurans Hsp20 (EC-pHsp20) activated the redox state proteins, thus maintaining redox homeostasis. The cells also showed increased expression of pseudouridine (psi) synthases, which are important to the stability and proper functioning of structural RNA molecules. We found that the D. radiodurans mutant strain, which lacks a psi synthase (DR0896), was more sensitive to $H_2O_2$ stress than wild type. These suggest that an increased expression of proteins involved in the control of redox state homeostasis along with more stable ribosomal function may explain the improved tolerance of EC-pHsp20 to $H_2O_2$ stress.

• 방사선산업학회지
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• 제4권3호
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• pp.289-295
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• 2010

The bacterium Deinococcus radiodurans is one of the most resistant organisms to the effects of ionizing radiation and other DNA-damaging agents. In this study, distributions of 10 ddr (DNA damage response) genes were investigated in 8 species of Deinococcus by polymerase chain reaction (PCR). We have compared the sequences of ddr genes of D. radiodurans, D. geothermalis and D. deserti, and selected primers which are suitable for the detection of ddr in different species of Deinococcus. A sequence homology search and PCR assay showed that ddrO, which encodes a global regulator of the radiation-desiccation response, was most well conserved in the Deinococcus lineage.

• Journal of Microbiology
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• 제44권5호
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• pp.508-514
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• 2006

In this study, the double-stranded DNA-dependent activities of Deinococcus radiodurans RecA protein (Dr RecA) were characterized. The interactions of the Dr RecA protein with double-stranded DNA were determined, especially dsDNA-dependent ATP hydrolysis by the Dr RecA protein and the DNA strand exchange reaction, in which multiple branch points exist on a single RecA protein-DNA complex. A nucleotide cofactor (ATP or dATP ) was required for the Dr RecA protein binding to duplex DNA. In the presence of dATP, the nucleation step in the binding process occurred more rapidly than in the presence of ATP. Salts inhibited the binding of the Dr RecA protein to double-stranded DNA. Double-stranded DNA-dependent ATPase activities showed a different sensitivity to anion species. Glutamate had only a minimal effect on the double-stranded DNA-dependent ATPase activities, up to a concentration of 0.7 M. In the competition experiment for Dr RecA protein binding, the Dr RecA protein manifested a higher affinity to double-stranded DNA than was observed for single-stranded DNA.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2106-2115
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• 2016

To identify the global effects of (p)ppGpp in the gram-positive bacterium Deinococcus radiodurans, which exhibits remarkable resistance to radiation and other stresses, RelA/SpoT homolog (RSHs) mutants were constructed by direct deletion mutagenesis. The results showed that RelA has both synthesis and hydrolysis domains of (p)ppGpp, whereas RelQ only synthesizes (p)ppGpp in D. radiodurans. The growth assay for mutants and complementation analysis revealed that deletion of relA and relQ sensitized the cells to $H_2O_2$, heat shock, and amino acid limitation. Comparative proteomic analysis revealed that the bifunctional RelA is involved in DNA repair, molecular chaperone functions, transcription, the tricarboxylic acid cycle, and metabolism, suggesting that relA maintains the cellular (p)ppGpp levels and plays a crucial role in oxidative resistance in D. radiodurans. The D. radiodurans relA and relQ genes are responsible for (p)ppGpp synthesis/hydrolysis and (p)ppGpp hydrolysis, respectively. (p)ppGpp integrates a general stress response with a targeted re-programming of gene regulation to allow bacteria to respond appropriately towards heat shock, oxidative stress, and starvation. This is the first identification of RelA and RelQ involvement in response to oxidative, heat shock, and starvation stresses in D. radiodurans, which further elucidates the remarkable resistance of this bacterium to stresses.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권12호
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• pp.1937-1943
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• 2020

Although classical metabolic engineering strategies have succeeded in developing microbial strains capable of producing desired bioproducts, metabolic imbalance resulting from extensive genetic manipulation often leads to decreased productivity. Thus, abiotic strategies for improving microbial production performance can be an alternative to overcome drawbacks arising from intensive metabolic engineering. Herein, we report a promising abiotic method for enhancing lycopene production by UV-C irradiation using a radiation-resistant ΔcrtLm/crtB+dxs+ Deinococcus radiodurans R1 strain. First, the onset of UV irradiation was determined through analysis of the expression of 11 genes mainly involved in the carotenoid biosynthetic pathway in the ΔcrtLm/crtB+dxs+ D. radiodurans R1 strain. Second, the effects of different UV wavelengths (UV-A, UV-B, and UV-C) on lycopene production were investigated. UV-C irradiation induced the highest production, resulting in a 69.9% increase in lycopene content [64.2 ± 3.2 mg/g dry cell weight (DCW)]. Extended UV-C irradiation further enhanced lycopene content up to 73.9 ± 2.3 mg/g DCW, a 95.5% increase compared to production without UV-C irradiation (37.8 ± 0.7 mg/g DCW).

• 미생물학회지
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• 제43권4호
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• pp.250-255
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• 2007

Deinococcus radiodurans recA는 이 미생물의 방사선 저항성을 나타내는 표현형에 필수적이며 재조합성 DNA 수선 과정에 관여한다. 이 과정에서 RecA 단백질은DNA와 결합하여 반응의 활성 종인 RecA nucleoprotein 필라멘트를 형성한다. DNA-의존성 ATPase 활성과 함께, RecA 단배질의 외가닥 DNA 혹은 이중가닥 DNA와의 상호작용은 RecA 단백질이 관여하는 반응의 중심과정으로 이에 관한 분석을 시도하였다. D. radiodurans RecA 단배질은 DNA에 결합한 DNA-단백질 복합체만이 ATPase 활성을 나타내므로, ATP (혹은 dATP) 가수분해를 측정함으로써 RecA와 외가닥 DNA와의 상호작용 정도를 분석하였다. D. radiodurans RecA 단백질은 외가닥 DNA의 염기 구성의 이질성에 영향을 받았으며, homopolymer인 poly(dT)와의 상호작용에서 가장 높은 가수분해 활성을 보였다. Homopolymer인 합성 DNA-의존성 ATP 및 dATP의 가수분해는 pH 6.0과 9.0의 범위에서 다소 일정한속도로 일어났으며 최적 pH는 7.0과 7.5 사이였다. 외가닥 DNA-의존성 ATPase 활성은 염의 존재에 영향을 받아 KCl이 존재하면 다소 억제되나, K-glutamate가 존재하면 오히려 촉진되었다. RecA 단백질과 외가닥 DNA의 상호작용을 ATP 가수분해로 분석하였을 때 2 mM 이상의 magnesium 이온이 DNA 결합반응에 필요하였으며, 비교적 넓은 범위의 pH에서 외가닥 DNA와의 결합반응이 일어나며, 이러한 결합반응은 당량적인 비(1:3, RecA protein: DNA nucleotide)로 일어났다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제53권2호
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• pp.112-115
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• 2010

To analyze the surface properties of bacteriophytochrome (BphP), five (2B8, 2C11, 3B2, 3D2, 3H7) anti-BphP monoclonal antibodies were produced by using full-length of BphP of Deinococcus radiodurnas. 2B8 and 2C11 preferentially recognized the epitopes at N-terminal region of BphP, whereas 3B2, 3D2 and 3H7 showed preferential affinities to the epitopes of C-terminal region of BphP.

• 공업화학
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• 제28권2호
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• pp.133-140
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• 2017

방사성 폐기물에 대한 우려가 증대됨에 따라 생물정화 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 병원과 원자력발전 등에서 발생되는 많은 양의 방사성 폐기물이 환경에 직접 노출됨에 따라, 이를 정화하기 위한 다양한 물리화학적 기술이 보고되고 있다. 하지만, 이러한 방법은 고비용 및 고위험성 과정이 수반되기 때문에 미생물을 이용한 친환경적 생물정화 기술이 요구되고 있다. 최근, 고방사선 노출 등과 같은 극한환경에서 서식할 수 있는 방사선저항성 미생물에 대한 연구가 많이 보고되고 있으며, 이를 이용한 방사성 폐기물 정화에 대한 연구적 관심이 높아지고 있다. 데이노코쿠스 라디오두란스는 대표적인 방사선저항성 미생물로써 높은 방사선에 저항성을 갖는 특성으로 인해 방사성 폐기물 등의 유해물질 정화에 이용될 수 있다. 본 총설에서는 데이노코쿠스 라디오두란스의 방사선내성과 관련한 일반적 기작에 대해 소개하고, 방사성 폐기물의 생물정화 활용 가능성에 대해 논의한다.

• 미생물학회지
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• 제46권4호
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• pp.313-318
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• 2010

D. radiodurans RecA 단백질은 DNA에 결합한 DNA-단백질 복합체만이 ATPase 활성을 나타내며. 보통의 낮은 염 농도조건에서는 DNA가 존재하지 않으면 RecA 단백질에 의한 ATP 가수분해는 거의 일어나지 않았으나 이러한 ATP 가수분해현상은 높은 농도의 염을 첨가하게 되면 1,000배 활성화 되었으며 1.6 M KCl이 존재할 때 ATP 혹은 dATP를 가수분해 하였다. DNA가 존재하지 않을 때 염에 의해 촉진되는 활성은 RecA 단백질 농도에 비례하였고, 더 높은 염농도에서 더 높은 ATP 가수분해 활성이 나타났다. 이러한 활성화 현상을 다양한 종류의 이온 형태에서 분석하였을 때 1.6 M Cl 음이온이 존재할 때 양이온의 형태에 따른 활성화 정도는 $K^+{\geq}Na^+$> $NH_4^+$의 경향을 보였으며, 1.6 M의 K 양이온 존재할 때 음이온의 형태에 따른 활성화는 glutamate > $Cl^-$ > acetate > $PO_4^-$의 순서로 높게 나타났다. 고농도의 염이 존재하는 조건에서 DNA 비의존성 ATPase의 활성은 비교적 넓은 범위 최적 조건인 pH7과 pH 8 사이에서 최대 활성을 보였고, 기질에 대한 친화도면에서도 외가닥 DNA 의존성 활성보다는 이중가닥 DNA 의존성 활성형태를 보였다. 고농도의 염이 첨가되고 DNA가 존재하지 않을 때 RecA 단백질에 의한 ATP 가수분해를 위한 RecA 단백질의 활성 종 형태는 최소 3개의 RecA 단백질이 결합되어 있는 과량체로 작용하는 것으로 나타났다.

• Journal of Microbiology
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• 제39권3호
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• pp.232-235
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• 2001

Electrophoretic resolution of superoxide dismutase (SOD) from the highly UV-resistant bacteria, Deinococcus species revealed multiple forms of superoxide dismutases (SODs) in D. radiodurans, D. grandis, and D. proteolyticus, as judged from electrophoretic properties and metal cofactors. A single SOD occurred in both D. radiophilus and D. radiopugnans. Deinococcal SODs were either MnSOD, FeSOD or cambialistic Mn/FeSOD. The unique SOD profile of each mesophilic Deinococcus species, multiplicity and metal cofactors would be valuable in identifying Deinococcus species.