• 미생물학회지
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• 제37권4호
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• pp.245-252
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• 2001

MLS (macrolide-lincosamide-streptogramin B) 항생제 내성인자 단백질인 Erm 단백질들은 아미노산 서열 중 그 동일성과 유사성이 높아 구조적으로도 동등한 단백질의 한 집단을 형성한다. 최근 X-ray crystallography에 의해 구조가 결정된 ErmC\` 및 ErmAM 단백질의 구조에 근거하여 ErmSF 단백질도 catalytic domain과 substrate binding domain으로 구분하였고 N-terminal end에 존재하는 catalytic domain의 대량생산을 다양한 pET 발현 vector를 사용하여 시도하였다. 그리고 catalytic domain을 coding하는 DNA 절편은 세 종류를 사용하였다: DNA 절편 1은 Met 1부터 Glu 186까지를 coding하고 DNA 절편 2는 Arg 60부터 Glu 186까지의 정보를 가진 DNA이고 DNA 절편 3은 Arg 60부터 Arg 240까지를 encoding하는 DNA이다. 사용된 다양한 발현 vector중에서 pET19b는 DNA 절편 3, pET23b는 DNA 절편 1과 2를 성공적으로 대량생산하였다. 그러나 대량생산된 catalytic domain들은 불용성 단백질 집합체인 inclusion body를 형성하였다. ErmSF catalytic domain들의 용해성 단백질의 생산을 위하여 chaperone GroESL과 Thioredoxin의 동시 발현 및 배양온도를 $22^{\circ}C$로 낮추어 시도했으나 대량 발현된 단백질의 용해에는 도움을 얻지 못하였다.

• 미생물학회지
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• 제40권4호
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• pp.257-262
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• 2004

ErmSF는 235 rRNA에 존재하는 $A_{2058}$에 이중메틸화(dimethylation)시킴으로써 항생제가 부착되는 것을 억제하여 미생물에게 MLS (macrolide-lincosamide-streptogramin B)항생제에 대하여 내성을 나타내게 하는 ERM계열 단백질(Erm family protein)중의 하나이다. 다른 ERM 단백질과는 달리 ErmSF는 상당히 긴 N-말단부위 (N-terminal end region, NTER)를 가지고 있고 이겻은 RNA와 잘 결합하는 것으로 알려진 arginine이 약 $25\%$를 구성 하고 있다. ErmSF로부터 점차적으로 NTER을 절단하면서 절단된 단백질의 활성을in vivo에서 검색하였다. 다른 변이단백질과는 달리 R60번째까지 제거된 변이단백질은 활성이 많이 소실된 것을 in vivo상에서 관찰하였다. 이 단백질을 대량생산하여 정제하고 in vivo상에서 그 활성을 검색한 결과 wild type 단백질에 비해 약 $98\%$의 활성이 소실된 것을 밝혔다. 이러한 사실은 R60이 메틸화되는 아데닌 (methylatable adenine)의 근처에 존재하는 RNA와 작용하여 메틸화되는 아데닌이 활성화부위에 적절히 위치하도록 하는 역할을 담당한다는 것을 암시하고 있다.

• 미생물학회지
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• 제43권3호
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• pp.166-172
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• 2007

ERM 단백질은 23S rRNA의 A2058에 methylation시킴으로써 macrolide-lincosamide- streptogramin B $(MLS_B)$계 항생제의 부착을 저해하여 항생제의 활성을 억제하는 내성 인자 단백질로 monomethylase와 dimethylase로 나누어진다. Dimethylase와 비교되는 monomethylase의 특성을 밝히기 위해 dimethylase (ErmSF)와 monomethylase (TlrD)를 동시에 보유한 Streptomyces fradiae에서 tlrD를 클론하고 대장균에서 최초로 대략생산을 시도하여 $37^{\circ}C$에서 세포내 전체 단백질의 55%를 차지할 정도로 대량생산된 불용성 단백질을 얻어내었다. 그러나 ErmSF와는 달리 낮은 온도에서 대량생산된 단백질이 용해성 단백질로 전환되지 않고 불용성 단백질로 남아있었다. Thioredoxin과 샤페론인 GroESL은 모두 ErmSF의 경우와 마찬가지로 용해성 단백질로의 전환에 도움을 주지 않았다. 이러한 차이점은 천재까지 전혀 밝혀지지 않은 단백질내의 구조적 특성에 의한 monomethylase와 dimethylase의 차이점을 밝힐 수 있다는 가능성을 말해주는 것으로 추정된다. 그러나 ErmSF의 경우와 동일하게 SDS-PAGE에서 검색되지 않은 미량의 발현된 용해성 단백질이 TlrD를 함유한 세포에 항생제에 대한 내성을 나타내게 하였고 이렇게 발현된 내성은 monomethylase에 의한 내성에서 기대되는 내성과 일치하였다.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.79-86
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• 2012

ErmSF는 23S rRNA의 A2058 (E. coli numbering)에 methylation을 유발하여 macrolide-lincosamide-streptogramin B ($MLS_B$)계 항생제의 부착을 저해함으로써 항생제 활성을 억제하는 내성인자 단백질인 Erm 단백질들 중의 하나이다. Erm 단백질들 사이에서 공통적으로 나타나는 $^{222}FXPXPXVXS^{230}$ (ErmSF numbering) 서열은 Erm 단백질인 ErmC'와 DNA methyltransferase인 M. Taq I의 구조를 분석한 연구에서 타깃인 adenine과 직접적으로 상호작용하는 부위로 제안되거나 확인되었다. 따라서 이 부분 중 Erm 단백질 사이에서 잘 보존되어있지는 않지만 염기성인 잔기의 특성상 기질인 RNA와 상호작용이 예상되는 223, 227번 arginine을 alanine으로 위치 지정 치환한 변이 단백질을 이용하여 그 잔기의 효소 활성에서의 역할을 확인하였다. 두 변이 단백질은 생체 내에서 그 활성을 여전히 유지하고 있어서 항생제인 erythromycin에 대하여 내성을 나타내었으나 in vitro 상에서는 R223A 또는 R227A가 야생형 ErmSF에 비하여 약 50%, 88%의 활성을 각각 나타내어 효소 활성에서 각 잔기가 결정적이지는 않지만 중요한 역할을 수행하고 있음을 확인하였다.

• 미생물학회지
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• 제44권3호
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• pp.193-198
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• 2008

ErmSF는, 235 rRNA의 A2058에 methylation 시켜서 macrolide-lincosamide-streptogramin B ($MLS_B$)계 항생제의 부착을 저해함으로써 항생제의 활성을 억제하는 내성인자 단백질인 ERM 단백질의 하나로, 다른 ERM 단백질과는 달리 긴 N-terminal end region을 가지고 있고 이 부위의 25%를 arginine이 차지하고 있다. 특히 $^{58}RARR^{61}$ 부위에 arginine이 모여 있어서 여기에 존재하는 R의 역할을 알아보기 위해 1-57, 1-59 그리고 1-60과 1-61이 제거된 결손 변이 단백질을 대장균에 발현하고 그 활성을 성장곡선을 작성하여 알아보았다. 그 결과 R60과 R6l이 활성에 중요한 것으로 관찰되었다. 1-59의 아미노산이 결손 된 유전자를 사용하여 R60A, R61A와RR60, 61AA의 위치선정 치환 변이 단배질의 세포내 활성을 측정하여 본 결과 R60의 역할이 R6l보다 큰 것으로 관찰되었으며 이들의 활성에서의 역할은 상호보완적인 것으로 나타났다. 그리고 이 아미노산들이 2차 구조인 $\alpha$-helix의 일부일 것으로 추정되었다.

• 미생물학회지
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• 제49권2호
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• pp.105-111
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• 2013

Erm 단백질은 23S rRNA의 특정 아데닌 잔기 $N_6$ 위치에 methylation을 일으켜 임상적으로 중요하게 사용되는 macrolide-lincosamide-streptogramin B계 항생제에 내성을 유발시킨다. 최근 ErmC'에서 N-말단 catalytic domain과 C-말단 substrate binding domain를 연결하는 오목한 홈 형성부위에 존재하는 잘 보존된 아미노산 잔기가 기질과 상호작용하는 것으로 제안되었다. 우리는 ErmSF에서 두 domain의 연결 부위의 오목한 홈에 위치하여 기질과의 상호작용이 예상되며 또한 Erm 단백질들 사이에서 매우 높게 보존되어있는 237번 아르지닌 잔기를 치환하여 그 기능을 in vivo, in vitro상에서 검색하여 분석하였다. R237A 변이 단백질을 발현하는 세균은 야생형 단백질을 발현하는 세균과 비교하여 in vivo 상에서는 차이를 나타내지 않았으나 순수분리 한 후 in vitro에서의 효소 활성은 야생형에 비하여 51%만을 나타내어 그 잔기가 기질 부착 기능을 수행하고 있다고 제안할 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제50권3호
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• pp.239-244
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• 2014

ErmSF는 macrolide 항생물질인 tylosin을 생성하는 Streptomyces fradiae가 보유한 4개의 항생제 내성인자 단백질 중 하나로 23S rRNA의 $A_{2058}$에 dimethylation 시킴으로써 항생제가 부착되는 것을 막음으로써 그 내성을 일으킨다. ErmSF는 다른 Erm 단백질과는 달리 긴 N-terminal end region을 가지고 있어서 그 역할을 알아보기 위해 1-38번째의 아미노산을 제거한 결손변이 단백질을 고안하고 대장균에서 발현하여 그 활성을 in vivo와 in vitro에서 관찰하였다. 결손변이 단백질을 발현하는 대장균은 결손에 의한 활성저하에 기인하여 야생형 단백질을 발현하는 대장균에 비하여 항생제에 대한 내성이 손상된 것을 관찰하였다. 세포 외 in vitro에서의 활성은 야생형 ErmSF에 비하여 약 20%가 손상된 것으로 나타났다. 이렇게 관찰된 활성의 저하는 결손 변이에 의한 활성화 부위에서 일어난 결손에 의한 것이라기 보다는 기질의 부착 또는 생성물의 효소에서의 이탈 과정이 손상되어서 나타나는 것으로 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제42권3호
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• pp.165-171
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• 2006

ERM protein 은 23S rRNA의 $A_{2058}$에 dimethylation시킴으로써 $MLS_B$계 항생제의 부착을 저해하여 항생제의 활성을 억제하는 내생인자 단백질이다. ERM 단백질의 하나인 ErmSF의 N-말단부위(N-termimal end region, NTER)에 존재하는 1-25번째 아미노산을 함유하는 펩타이드의 활성에서의 역할을 알아보기 위해 이률 제거한 변이 단백질을 표현하는 유전자를 클로닝하고 대장균에서 수용성 단백질로 12.65 mg/L culture의 수율로 대량생산하였다. 이렇게 대량생산된 단백질의 활성을 in vivo와 in vitro에서 확인하였다. 그 결과 in vitro에서 야생형(wild type)의 단백질에 비해 15%의 활성이 감소한 것을 확인하였고 이는 제거된 펩타이드가 기질과 상호작용하여 효소의 활성에 영향을 미친다는 것을 시사하고 있다. 이렇게 감소된 효소의 활성은 생체 내(in vivo) 활성에도 적용되어 처음에는 변이 단백질을 함유하는 세포가 항생제의 작용에 의하여 성장억제를 받지만 시간의 경과와 함께 내성을 회복하여 밤샘 배양하였을 경우는 야생형 단백질을 함유한 세포와 동일한 내성 즉 항생제에 의한 성장억제지역(inhibition zone)을 전혀 나타내지 않는 것으로 밝혀졌다.

• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.269-277
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• 2016

Erm 단백질은 미생물의 23S rRNA의 특정 nucleotide ($A_{2058}$)에 methylation 시킴으로써 $MLS_B$ (macrolide-lincosamide-streptogramin B) 항생제에 대하여 내성을 나타내는 항생제 내성인자 단백질이다. 이 단백질들을 계통수분석을 하였을 때 두 개의 주된 집단 즉 항생제 생성균과 병원균으로 각각 구성된 Actinobacteria와 Firmicutes에서 유래된 단백질로 구분이 된다. 두 집단을 각각 대표하는 2개의 단백질을(항생제 생성균 유래 ErmS와 ErmE, 병원균 유래 ErmC'와 ErmB) 선택하여 그 활성을 비교하였다. 전체적으로 항생제 생성균에서 비롯된 Erm 단백질이 병원균에서 비롯된 단백질에 비해 높은 활성을 보였다: ErmC'와 ErmE 비교시 9배, ErmB와 ErmS 비교시 13배의 차이가 남. ErmS에서 59개의 아미노산이 제거된 NT59TE 단백질의 활성이 야생형 보다 22.5% 정도에 머물렀기 때문에 이러한 활성의 현격한 차이는 ErmS에서는 N-terminal에 붙어있는 가외의 아미노산에 의한 것으로 관찰되었고 ErmE에서는 C-terminal의 가외의 아미노산에 의한 것으로 추정되었다. 그러나 NT59TE가 ErmC'와 ErmB에 비하여 2.2, 3배의 높은 활성을 보이는 것으로 관찰되어 단백질의 핵심부위에서도 높은 활성을 도와주는 부위가 있음을 알 수 있다. 다중 아미노산 배열 정렬로부터 이 부위는 197RWS199 (ErmS와 ErmE 모두로부터 유래), 261GVGGSLY267 (ErmS로부터 유래) 그리고 261GVGGNIQ267 (ErmE로부터 유래)와 291SVV293 (ErmS로부터 유래) 그리고 291GAV293 (ErmE로부터 유래)으로 추정되었다.

• 미생물학회지
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• 제47권3호
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• pp.200-208
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• 2011

임상에서 가장 문제가 되는 MLS (macrolide-lincosamidestreptogramin B) 항생제 내성은 Erm 단백질에 의하여 23S rRNA의 A2058에 dimethylation시킴으로써 MLS 항생제의 부착능을 저해함으로써 나타내는 내성이다. ErmSF는 다른 Erm 단백질과 달리 매우 긴 N-terminal end region (NTER)을 가지고 있으며 RNA에 잘 부착되는 것으로 알려진 arginine이 25%를 차지하고 있다. 특히 NTER의 점차적인 제거는 이에 따른 점차적인 활성의 감소 그리고 이의 완전한 제거는 98%의 활성소실을 가져다 주는 것으로 밝혀져서 단순 부착에 의한 활성에의 기여를 암시하고 있다. 뿐만 아니라 NTER 다음에 붙어 있는 아미노산은 제거되었을 때 활성이 소실되는 매우 중요한 아미노산임이 밝혀졌다. 이러한 사실에 근거, 서로 다른 복제원점을 가짐으로써 동일한 세포 내에 존재할 수 있으며 발현 체계가 동일하나 copy수가 차이가 있어서 단백질 발현 양에 차이를 가져다 주는 새로운 단백질 동시 발현체계를 개발하고 이를 적용하여 NTER 함유 펩타이드를 copy수가 많은 pET23b 체계의 담체에서, ErmSF는 copy수가 적은 pACYC184 담체 체계에서 발현 시킴으로써 펩타이드가 한 세포 내에서 ErmSF 보다 훨씬 더 많이 발현되도록 하여 이 펩타이드가 ErmSF의 활성을 저해할 수 있는지 확인하였다. 계획된 대로 IPTG에 의한 유도 없이도 펩타이드가 ErmSF보다 세포 내에서 훨씬 많이 발현되었다. 그러나 생체 내에서는 그 활성의 저해를 확인 할 수 없었다. 따라서 ErmSF의 활성은 NTER 펩타이드의 단순한 부착에 의해서 이루어지는 것이 아니라 conformational change 등의 역동적인 상호작용을 통하여 이루어지는 것으로 사료되었다. 따라서 ErmSF와 23S rRNA와의 복합체 구조의 규명 그리고 NTER과 ErmSF protein body의 부착양식에 대한 구체적인 생화학적 규명이 이루어지면 이러한 접근법은 이 단백질의 억제제를 창출하는데 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.