• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권2호
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• pp.335-341
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• 2017

The complexity of the bacterial recombination system is a barrier for the construction of bacterial mutants for the further functional investigation of specific genes. Several protocols have been developed to inactivate genes from the genus Pseudomonas. Those protocols are complicated and time-consuming and mostly do not enable easy construction of multiple knock-ins/outs. The current study describes a single and double crossover-recombination system using an optimized vector-free allele-exchange protocol for gene disruption and gene replacement in a single species of the family Pseudomonadaceae. The protocol is based on self-ligation (circularization) for the DNA cassette which has been obtained by overlapping polymerase chain reaction (Fusion-PCR), and carries an antibiotic resistance cassette flanked by homologous internal regions of the target locus. To establish the reproducibility of the approach, three different chromosomal genes (ncRNA31, rpoN, rpoS) were knocked-out from the root-associative bacterium Pseudomonas stutzeri A1501. The results showed that the P. stutzeri A1501 mutants, which are free of any plasmid backbone, could be obtained via a single or double crossover recombination. In order to optimize this protocol, three key factors that were found to have great effect on the efficiency of the homologous recombination were further investigated. Moreover, the modified protocol does not require further cloning steps, and it enables the construction of multiple gene knock-in/out mutants sequentially. This work provides a simple and rapid mutagenesis strategy for genome editing in P. stutzeri, which may also be applicable for other gram-negative bacteria.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제61권1호
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• pp.83-91
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• 2018

박테리아와 진균의 유전체 정보 탐색을 통하여 이차대사 생합성을 지정하는 다수의 잠재 유전자군을 찾을 수 있으며, 유전체 정보를 기반으로 특정 유전자의 발현을 활성화하여 잠재 유전자군의 생성물을 추론하고, 해당 물질의 생물학적 기능을 연구하는 것이 가능하다. 동아시아 지역에서 잘 알려진 식용 사상진균 홍국에 대하여 몇 몇 유전체 정보가 공개되어있으며, 본 연구에서는 Monascus purpureus ${\Delta}MpPKS5$ 균주에서 polyketide synthase-nonribosomal peptide synthase 유전자 Mpfus1 상단에 Aspergillus gpdA 프로모터를 삽입하는 방식으로 이 유전자의 발현을 활성화하였다. Mpfus1 유전자군은 2-pyrrolidone/conjugated polyene 구조를 갖는 물질의 생합성 유전자군들과 높은 유사성을 보이며, 이들 화합물 그룹에서 진균 독소인 fusarin이 잘 알려져 있다. ${\Delta}MpPKS5$ 균주는 홍국 azaphilone 색소 생산 능력이 소실된 균주이며 색소 및 자외선 흡수 특성을 보이는 화합물들의 동정에 적절한 균주이다. Mpfus1 활성화는 균사체가 노란색을 띠도록 유도하며, 균사체의 methanol 추출액은 365 nm에서 최대 흡광도를 보임을 확인할 수 있었다. 해당 추출액의 HPLC 분석을 통하여 다수의 화합물들이 포함되어 있음을 확인할 수 있었으며 이를 통하여 MpFus1 효소의 생성물이 대사적, 화학적으로 불안정함을 추론할 수 있다. Mpfus1 활성화 균주 추출물을 LC-MS로 분석하여 MpFus1 생성물의 구조를 유추하여 Mpfus1 유전자군이 fusarin의 탈메틸 유사체 생합성을 지정하는 것으로 제안할 수 있었다. 본 연구는 홍국 균주에서 유전체 기반-미지 화합물 발굴 연구의 예를 제시하고 홍국 균주에서 새로운 생리활성의 동정 가능성을 시사하여 준다.