Cytochrome P450 (CYP) is a heme-containing enzyme that catalyzes hydroxylation reactions with various substrate molecules. Steroid hydroxylases are particularly useful for effectively introducing hydroxyl groups into a wide range of steroids in the pharmaceutical industry. This study reports a newly identified CYP steroid hydroxylase (BaCYP106A6) from the bacterium Bacillus sp. and characterizes it using an in vitro enzyme assay and structural investigation. Bioconversion assays indicated that BaCYP106A1 catalyzes the hydroxylation of progesterone and androstenedione, whereas no or low conversion was observed with 11β-hydroxysteroids such as cortisol, corticosterone, dexamethasone, and prednisolone. In addition, the crystal structure of BaCYP106A6 was determined at a resolution of 2.8 Å to investigate the configuration of the substrate-binding site and understand substrate preference. This structural characterization and comparison with other bacterial steroid hydroxylase CYPs allowed us to identify a unique Arg295 residue that may serve as the key residue for substrate specificity and regioselectivity in BaCYP106A6. This observation provides valuable background for further protein engineering to design commercially useful CYP steroid hydroxylases with different substrate specificities.
Trans-cinnamic acid-4-hydroxylase(tC4H) is the first cytochrome P450-dependent monooxygenase of the phenylpropanoid pathway. The roots of avocado seedlings were wounded and examined to determine whether the tC4H would be activated in response to wounding and/or whether tC4H activity be modulated by the application of exogenous p-coumarate. At the specified length of times, the wounded and treated roots were either frozen in liquid nitrogen or used immediately to extract microsomal proteins. The microsomal proteins were subjected to immunoblot analysis using polyclonal antibodies against CYP73 of tC4H gene. In this study, tC4H was induced in wounded roots sealed in bags within 6 hours, and in low level({TEX}$10^{-8}${/TEX}M) of p-coumarate solution within 24 hours, whereas the olution without p-coumarate and high levels of p-coumarate solution repressed tC4H induction in wounded roots. These results indicate that tC4H is induced by wounding in the root of avocado, and is inhibited by the application of exogenous p-coumarate.
The polyene antibiotics including nystatin, pimaricin, amphotericin and candicidin are a family of most promising antifungal polyketide compounds, typically produced by rare actinomycetes species. The biosynthetic gene clusters for these polyenes have been previously investigated, revealing the presence of highly homologous biosynthetic genes among polyene-producers such as polyketide synthase (PKS) and cytochrome P450 hydroxylase (CYP) genes. Based on amino acid sequence alignment among actinomycetes CYP genes, the highly-conserved regions specific for only polyene CYP genes were identified and chosen for degenerate PCR primers, followed by the PCR-screening with various actinomycetes genomic DNAs. Among tested several polyene non-producing actinomycetes strains, Pseudonorcardia autotrophica strain was selected based on the presence of PCR product with polyene-specific CYP gene primers, and then confirmed to contain a cryptic novel polyene hydroxylase gene in the chromosome. These results suggest that the polyene-specific hydroxylase gene PCR should be an efficient way of screening and isolating potentially-valuable cryptic polyene antibiotic biosynthetic genes from various microorganisms including rare actinomycetes.
In order to elucidate the alteration of drug-metabolizing enzymes and mechanism in the animal with hepatic injury and ketosis, the regulation of P450IIE was studied in the rats with heaptic injury caused by CCl$_4$ and with ketosis caused by streptozotocin and high-fat diet. P450IIE expression in liver was examined by the combination of enzyme activities, Western immunoblot, and mRNA Northern blot analyses using specific polyclonal antibody and cDNA probe for P450IIE. Enzyme activity and amounts of immunoreactive P450IIE were rapidly decreased in a time-dependent manner after a single dose of CCl$_4$ . However, the decreases in P450IIE enzyme activity and immunoreactive protein by CCl$_4$ were not accompanied by a decline in its mRNA level. The data thus suggested a post-translational reduction of P450IIE by CCl$_4$. The enzyme activities (aniline hydroxylase) in hepatic microsomes were elevated about 2-3-fold by streptozotocin and feeding with a high fat diet. This increases in enzyme activities were also accompanied by 3-fold increases in immunoreactive P450IIE protein and its mRNA. Our data thus indicated that P450IIE induction during the ketosis appears to be due to pretranslational activation.
다양한 천연물의 합성대사에 관여하는 식물 cytochrome P450 (P450s)은 그 기능적 다양성에도 불구하고, 이들 효소의 광범위한 기질 특이성을 설명해 줄 수 있는 구조분석에 대해서는 충분한 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 식물 p-coumarate 3-hydroxylase (C3H)에 의해 매개되는 효소 반응은 lignin 과 다양한 phenylpropanoid 부산물들의 생합성에 매우 중요한 것으로 여겨지지만, 막 단백질인 C3H의 발현 및 정제가 효과적으로 이루어지지 못하여, 활성을 측정하기 위한 분석방법이 체계화 되지 못하고 있다. C3H의 작용기작과 기질특이성에 대해 폭넓은 이해를 위한 구조분석의 선행단계는 활성을 갖는 C3H를 밀리그램 단위로 분리, 정제하는 실험적 방법을 확립하는 것이라 할 수 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 다양한 돌연변이 방법을 도입하여 식물 막단백질 C3H를 대장균 시스템에서 효과적으로 발현 및 정제할 수 있는 시스템을 사용하였다. 변형된 cytochrome P450 C3H ($C3H_{mod}$)을 세포막으로부터 고농도의 염완충용액을 이용하여 계면활성제 없이 추출하였으며, 2단계 chromatography를 통해 활성을 유지한 상태로 분리할 수 있었다. 이러한 실험적 기법은 NMR 및 X-ray crystallography와 같은 구조분석을 통한 C3H의 효과적인 분석에 적용될 수 있을 것이며, 또한 다른 식물 cytochrome P450 단백질의 효과적인 분석에도 적용 될 수 있을 것이다.
DNA sequence analysis of doxA from Streptomyces peucetius subsp. caesius ATCC 27952 revealed a $95\%$ amino acid identity with that of Streptomyces strain C5. DoxA from S. peucetius subsp. caesius ATCC 27952 encodes a peptide with both conserved heme-binding and dioxygen-binding motifs. Expression of this gene in S. lividans 1326 resulted in bioconversion of daunorubicin to doxorubicin.
Effects of a single administration of dichloromethane (DCM) on the hepatic drug metabollzing activity were determined using adult female rats. Rats were treated with DCM (3 mmol/kg, ip) and the disappearance of antipyrine (100 mg/kg, iv) or ethanol (2 g/kg, ip) from blood was measured. The blood concentration and half-life of antipyrine was not influenced by DCM administration. And DCM did not alter the blood concentration of ethanol measured for 240 min after the treatment. The effect of DCM treatment on in vitro cytochrome P-450-dependent enzyme activities was examined as well. No significant difference in either aniline hydroxylase or aminopyrine N-demethylase was observed in hepatic microsomal fractiorts of rats treated with DCM 24 hr prior to sacrifice. The present study indicates that acutely given DCM does not alter the metabolism of xenobiotics in vivo. The failure of DCM to alter the in vitro hepatic microsomal drug metabolizing activity was also noted.
A cyclic undecapeptide-family natural product, cyclosporin A (CyA), which is one of the most valuable immunosuppressive drugs, is produced nonribosomally by a multifunctional cyclosporin synthetase enzyme complex in a filamentous fungal strain named Tolypocladium niveum. Previously, structural modifications of cyclosporins such as a regionspecific hydroxylation at the $4^{th}$ N-methyl leucine in a rare actinomycetes called Sebekia benihana were reported to lead to dramatic changes in their bioactive spectra. However, the reason behind this change could not be determined since a system to genetically manipulate S. benihana has not yet been developed. To address this limitation, in this study, we utilized the most commonly practiced gene manipulation techniques including conjugation-based foreign gene transfer-and-expression as well as targeted gene disruption to genetically manipulate S. benihana. Using these optimized genetic manipulation systems, a putative cytochrome P450 hydroxylase (CYP) gene named CYP506, which is involved in CyA hydroxylation in S. benihana, was specifically disrupted and genetically complemented. The S. benihana${\Delta}$CYP506 exhibited a significantly reduced CyA hydroxylation yield as well as considerable yield restoration by functional complementation of the S. benihana CYP506 gene, suggesting that the genetically manipulated S. benihana CYP mutant strains may serve as a more efficient bioconversion host for various valuable metabolites including CyA.
Kim, Ki-Hwa;Lee, Chang Woo;Dangi, Bikash;Park, Sun-Ha;Park, Hyun;Oh, Tae-Jin;Lee, Jun Hyuck
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제27권8호
/
pp.1472-1482
/
2017
Bacterial cytochrome P450 (CYP) steroid hydroxylases are effectively useful in the pharmaceutical industry for introducing hydroxyl groups to a wide range of steroids. We found a putative CYP steroid hydroxylase (BaCYP106A2) from the bacterium Bacillus sp. PAMC 23377 isolated from Kara Sea of the Arctic Ocean, showing 94% sequence similarity with BmCYP106A2 (Bacillus megaterium ATCC 13368). In this study, soluble BaCYP106A2 was overexpressed to evaluate its substrate-binding activity. The substrate affinity ($K_d$ value) to 4-androstenedione was $387{\pm}37{\mu}M$. Moreover, the crystal structure of BaCYP106A2 was determined at $2.7{\AA}$ resolution. Structural analysis suggested that the ${\alpha}8-{\alpha}9$ loop region of BaCYP106A2 is intrinsically mobile and might be important for initial ligand binding. The hydroxyl activity of BaCYP106A2 was identified using in vitro enzyme assays. Its activity was confirmed with two kinds of steroid substrates, 4-androstenedione and nandrolone, using chromatography and mass spectrometry methods. The main products were mono-hydroxylated compounds with high conversion yields. This is the second study on the structure of CYP106A steroid hydroxylases, and should contribute new insight into the interactions of bacterial CYP106A with steroid substrates, providing baseline data for studying the CYP106A steroid hydroxylase from the structural and enzymatic perspectives.
Previously, we showed that acetone enhanced aryl hydrocarbon hydroxylase (AHH) activity in only 3-methylcholanthrene (MC)- or $\beta$-naphtoflavone (BNF)-inducible microsomes of rat liver. In the present study, the possible mechanism underlying acetone action on AHH was investigated in the liver microsomes from MC-pretreated rats. Other n-alkylketones except acetone did not increase AHH activity, which rather decreased significantly with the length of alkyl side chain. Acetone had no effect on the activity of NADPH-cytochrome P450 reductase or inhibited the formation of 3-OH benzo(a)pyrene (B(a)P) in nonenzymatic model ascorbic acid system. However, in cumene hydroperoxide (CuOOH)-supported B(a)P hydroxylation, acetone enhanced its velocity remarkably by 30% at the optimal concentration (30 $\mu$M CuOOH and 1.0% acetone). From these results, we conclude that acetone may facilitate the formation of an activated oxygen species or the insertion of oxygen into B(a)P molecule in CYP1A rich microsomes.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.