Zymomonas mobilis의 알코올 탈수소 효소 유전자가 클로닝된 대장균 형질전환체의 세포 추출물로부터 알코올 탈수소 효소를 분리정제하였다. 형질전환된 Escherichia coli(pADS93)가 생산하는 Z.mobilis 유전자 유래의 알코올 탈수소 효소는 분자량이 40,000인 동일한 4개의 subunits로 구성된 tetramer임이 밝혀졌으며 이것은 Z.mobilis의 세포 추출물로부터 분리한 알코올 탈수소 효소와 동일하였다. 이 효소의 정반응(ethanol 산화)은 pH의 영향을 많이 받으며 pH는 10.0이었고 역반응(acetaldehyde 환원)에서는 최적의 pH가 7.5-8.5 이었지만 pH에 따라 크게 영향을 받지는 않았다.
The gene ADH encoding NAD-dependent alcohol dehydrogenase from Bacillus stearothennophilus was cloned and overexpressed as a GST fusion protein at a high level in Escherichia coli. The expressed fusion protein was purified simply by glutathione affinity chromatography. GST fusion protein was then cleaved by thrombin, while soluble enzyme was further purified by glutathione affinity chromatography. The recombinant enzyme had the same elctrophoretic mobility as the native enzyme from Bacillus stearothennophilus. The recombinant enzyme catalyzed the oxidation of a number of alcohols and exhibited high activities towards secondary alcohols. The $K_m\;and\;V_{max}$ values of the recombinant enzyme for ethanol were 5.11 mM and 61.35 U/mg, respectively. Pyridine and imidazole notably inhibited the enzymatic activity. The activity of the recombinant enzyme optimally proceeded at pH 9.0 and $70^{\circ}C$. The midpoint of the temperature-stability curve for the recombinant enzyme was approximately $68^{\circ}C$, and the enzyme was not completely inactivated even at $85^{\circ}C$. The recombinant enzyme showed a high resistance towards denaturing agents (0.05% SDS, 0.1 M urea). Therefore, due to its stability and relatively broad substrate specificity, the recombinant enzyme could be utilized in bio-industrial processes and biosensors.
Kim, Seheon;Koh, Seri;Kang, Wonchull;Yang, Jin Kuk
Molecules and Cells
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제45권7호
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pp.495-501
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2022
Leucine dehydrogenase (LDH, EC 1.4.1.9) catalyzes the reversible deamination of branched-chain L-amino acids to their corresponding keto acids using NAD+ as a cofactor. LDH generally adopts an octameric structure with D4 symmetry, generating a molecular mass of approximately 400 kDa. Here, the crystal structure of the LDH from Pseudomonas aeruginosa (Pa-LDH) was determined at 2.5 Å resolution. Interestingly, the crystal structure shows that the enzyme exists as a dimer with C2 symmetry in a crystal lattice. The dimeric structure was also observed in solution using multiangle light scattering coupled with size-exclusion chromatography. The enzyme assay revealed that the specific activity was maximal at 60℃ and pH 8.5. The kinetic parameters for three different amino acid and the cofactor (NAD+) were determined. The crystal structure represents that the subunit has more compact structure than homologs' structure. In addition, the crystal structure along with sequence alignments indicates a set of non-conserved arginine residues which are important in stability. Subsequent mutation analysis for those residues revealed that the enzyme activity reduced to one third of the wild type. These results provide structural and biochemical insights for its future studies on its application for industrial purposes.
토하젓은 식품 우수성 및 식품안전성을 갖춘 전남의 전통 발효식품이다. 아직까지 토하젓은 가격이 비싸며, 지역적 상품에 불과하므로 토하젓의 일반화 · 대중화를 위해 발효된 토하젓과 완숙된 토마토를 주 원료로하여 토하젓 소스 개발에 대한 연구를 실시하였다. 토하젓은 $4{\pm}1^{\circ}C$에서 2개월 이상 숙성시킨 것으로 믹서에 갈았으며, 완숙된 토마토는 삶아서 여과 가열, 농축시켜 소스를 만들어 사용했다. 믹서에 간 토하젓화 토마토 소스를 여러비율로 혼합하여 적정 혼합비율인 토하젓 1 : 토마토 소스 4를 선택한 뒤 이에 고추장, 에틸알코올 및 전분 paste를 첨가하여 관능적, 기계적 특성을 조사하였다. 1. 토하젓 소스의 회분과 염도는 토하젓 일정량에 대해 토마토 소스의 함량이 적을수록 높았으며, pH는 낮게 나타났다. 2. 관능검사에서 토마토 소스의 첨가량이 많을수록 색, 외관, 신냄새, 신맛, 부드러움, 점성 및 전체적인 기호도가 증가하였고 첨가량이 적을수록 부패냉새, 짠맛, 부패맛이 증가하였다. 3. 고추장이 첨가된 토하젓 소스에서는 고추장 첨가량이 많올수록 외관(p
Effects of temperature on the gorwth characteristics and the chemical composition of pseudomonas cells grown under glucose-or methanol-utilizing continuous culture were studied. In a glucose-utilizing continuous culture, optimum dilution rate, agitation, pH, and temperature, for the higher biomass yield were $0.45hr^-$, 7000rpm, pH 7.5, and $30^{\circ}C$, respectively. But in a methanol-utilizing continuous culture, they were $0.125hr^-$, 600rpm, pH 8, and $30^{\circ}C$, respectively. In methanol-utilizing continuous culture, the maximum production rate of the cells was 1.48g, dry wt./1/hr at a dilution rate of $0.45hr^-$, and the cell yield was 0.46g. dry wt./g. glucose. In the methanol-utilizaing continuous culture, the maximum production rate of the cells was 0.33 7g. dry wt./1/hr. at a dilution rate of $0.125hr^-$ and the cell yield was 0.44g dry cell/g. methanol. The contents of protein of the cells increase with the increase ingrowing temperature (from 15 to $30^{\circ}C$), more or less, while the contents of RNA nad carbohydrate of the cells decreased. However, DNA contents of cells growth under the various temperature ranges didn't change. As the temeprature of cultivation rises at a constant dilution rate, the efficiency of RNA in protein synthesis was increased, showing the decreases in the ratio of RNA to protein.
Incubation of $S(-)-^3H$-nicotine with rabbit lung microsomes in the presence of dioxygen and NADPH results in the formation of metabolities that bind covalently to microsomal macro-molecules. The addition of cytochrome P-450 monooxygenase inhibitors, $\alpha$-methylbenzyl ami-nobenzotriazole and aroclor 1260, inhibited both (S)-nicotine metabolism and covalent binding. The relative rates of oxidation of nicotine $\Delta^{1',5'}$ iminium ion to continine indicates that lung $100,000\times{g}$ supematant catalyzed this oxidation approximately 18 times slower than that of liver system based on mg of protein, and increased covalent interactions. Since than that of liver system based on mg of protein, nd increased covalent interactions. Since the activity of lung iminium oxidase appears much lowr than the liver, it is tempting to speculate that localized concentrations of nicotine $\Delta^{1',5'}$ iminium ion in the lung will survive for a longer period of time. These results support that cytochrome P-450 catalyzed oxidation of nicotine leads to the formation of reactive nad electrophilic intemediates capable of chemical interactions with biomacromolecules.
연구배경: 활성산소종은 기계환기로 인한 폐손상 (ventilator-induced lung injury, VILI)에서 주요한 역할을 한다. Poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP1)은 DNA 손상 감시 기능을 하는 단백질로서, DNA 파열을 신호하고 복구에 관여한다. 그러나 활성산소종에 의한 것과 같은 심한 유전자 손상을 받게 되면, 과활성화되어 ${\beta}$-nicotinamide adenine dinucleotide ($NAD^+$)의 결핍을 통한 세포의 사멸을 초래하여, 염증 반응을 일으킨다. 본 연구에서는 VILI의 기전에 있어서 PARP1의 역할 및 그 억제제의 효과를 고찰하고자 하였다. 방법: 48마리의 수컷 C57BL/6 생쥐를 겉보기 수술군 (Sham군), 폐보호적 환기군(lung protective ventilation group, LPV군), 기계환기기로 인한 폐손상군 (ventilator-induced lung injury group, VILI군) 및 PARP1 억제제인 PJ34 전처치 후 기계환기로 인한 폐손상군 (PJ34+VILI군)으로 나누어 실험하였다. LPV군에 대한 기계환기는 $PIP\;15cmH_2O$ + $PEEP\;3cmH_2O$ + RR 90/min. 조건으로, VILI 및 PJ34+VILI군에 대해서는 $PIP\;40cmH_2O$ + $PEEP\;0cmH_2O$ + RR 90/min.의 조건으로 2시간 동안 시행하였다. PJ34+VILI군에서 PARP1 억제제로는, PJ34 20 mg/Kg을 기계환기 2시간 전에 복강 내로 주사하였다. VILI의 정도는 습건중량비 및 급성폐손상 지수로 측정하였고, PARP1의 활성은 biotinylated NAD를 이용한 면역조직화학적 방법을 이용하였다. 또한 기관지폐포세척액 (bronchoalveolar lavage fluid, BALF) 내에서 myeloperoxidase (MPO) 활성 및 tumor necrosis factor-${\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$), interleukin-$1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$), IL-6 등의 염증성 시토카인의 농도를 측정하였다. 결과: PJ34+VILI군에서 VILI군과 비교하여, PJ34 전처치로 인하여 폐손상의 정도가 현저히 감소하였다 (p<0.05). 5개의 고배율 시야에서 관찰한 PARP1의 활성을 보이는 세포의 수는 VILI군에서 유의하게 증가하였고, PJ34+VILI군에서 현저히 감소하였다 (p=0.001). BALF 내에서 측정한 MPO 활성 및 $TNF-{\alpha}$, $IL-1{\beta}$, IL-6의 농도 역시 PJ34+VILI군에서 의미 있게 감소하였다 (p<0.05). 결론: VILI의 기전에 있어서 PARP1의 과활성이 주요한 역할을 하고, PARP1 억제제가 MPO 활성 및 염증성 시토카인의 감소와 함께 VILI의 발생을 억제한다.
Objective : This study was performed to investigate the activity of Whagan-Jeon (huaganjian) in protection against acetaminophen (AAP)-induced hepatotoxicity and the possible mechanisms in vivo. Methods : The following were performed : Serum ALT, depletion of hepatic glutathione (GSH) levels, the microsomal p. nitrophenol hydroxylation activity, microsomal aniline hydroxylation activity, genomic DNA fragmentation and its reversal, hepatic glutathione-S-transferase (GST) activity, and hepatic NAD(P)H:quinone oxidoreductase (QR) activity Results : Whagan-Jeon (huaganjian) protected against AAP-inducedhepatotoxicity by the increase of GSH levels, inhibition of P450 2E1-specific metabolic activities, attenuation of hepatic DNA damage, and induction of GST and QR activities in vivo. Conclusions : In conclusion, Whagan-Jeon (huaganjian) was effective in protection against AAP-induced hepatoxicity.
본 연구에서는 이온쌍 역상 HPLC/UV를 이용하여 건강한 한국인에서 분리된 말초혈액단핵구(PBMCs)에서 이노신 5'-일인산 탈수소효소(IMPDH)의 활성을 측정하였다. IMPDH는 이노신 5'-일인산(IMP)을 잔토신 5'-일인산(XMP)로 전환시키는 베타-니코틴아마이드 아데닌 디뉴클로티드 수화물(${\beta}-NAD^+$) 의존성 탈수소효소이며, 이것의 활성은 기질인 IMP와 조효소인 $NAD^+$의 존재 하에서 분해한 PBMCs로 부터 생성된 XMP에 해당하는 HPLC 크로마토그램을 정량적으로 분석함으로써 측정하였다. 생성된 XMP는 260 nm에서 검출하였다. 이동상으로는 7 mM tetra-n-butylammonium hydrogen sulfate가 포함된 37 mM potassium dihydrogen phosphate (pH 5.5)와 methanol의 혼합용액(85:15, v/v)을 사용하였으며, 유속은1 mL/min이었다. 정량 범위는 $0.2-50.0\;{\mu}M$이었으며, 이 때 정량 한계(LOQ)는 $0.2\;{\mu}M$이었다. 또한, 본 연구에서 확립된 시험법은 일내 정밀성(0.88-1.47%), 정확성(98.74-99.99%)과 일간 정밀성(0.85-5.24%), 정확성(99.95-101.65%)을 측정하여 검증하였다. 11명의 건강한 한국인에 대한 IMPDH 활성 측정 결과, 18.29-36.60 nmol/h/mg protein(평균값 $27.70{\pm}6.28\;nmol/h/mg$ protein)이었다.
호염성세균 H. subglaciescola DH-1은 염화나트륨이 없거나 0.8 M 이하로 존재하는 환경에서 생장하지 못한다. 이 호혐성세균은 2.0 M의 염화나트륨이 존재하는 조건에서는 최적온도($30^{\circ}C$)보다 높은 $40^{\circ}C$에서 생장이 가능하였으나, 0.8 M의 염화나트륨이 존재하는 조건에서는 생장이 크게 저하되었다. 세포추출물을 염화나트륨이 존재하는 조건에서 $50^{\circ}C$로 1시간 동안 열처리하였을 때 세포내 효소의 활성이 유지되었으나, 염화나트륨이 없는 조건에서 열처리하였을 때 효소의 활성은 유지되지 않았다. 반면, 대장균의 세포추출물의 효소활성은 1.0 M이상의 염화나트륨이 존재할 때 온도 또는 pH와 관계없이 측정되지 않았다. H. subglaciescola DH-1은 pH $7{\sim}10$의 범위에서 생장하였고, 생장을 위한 최적 pH는 8이었다. 이러한 생리적인 특성으로부터 염화나트륨은 H. subglaciescola DH-1의 물질대사를 위한 필수적인 무기영양소라는 사실을 유추할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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