Bacteriophages infecting Acidovorax citrulli, the causal agent of bacterial fruit blotch, have been proven to be effective for the prevention and control of this disease. However, the occurrence of bacteriophage-resistant bacteria is one of hurdles in phage biocontrol and the understanding of phage resistance in this bacterium is an essential step. In this study, we aim to investigate possible phage resistance of A. citrulli and relationship between phage resistance and pathogenicity, and to isolate and characterize the genes involved in these phenomena. A phage-resistant and less-virulent mutant named as AC-17-G1 was isolated among 3,264 A. citrulli Tn5 mutants through serial spot assays and plaque assays followed by pathogenicity test using seed coating method. The mutant has the integrated Tn5 in the middle of a cupin protein gene. This mutant recovered its pathogenicity and phage sensitivity by complementation with corresponding wild-type gene. Site-directed mutation of this gene from wild-type by CRISPR/Cas9 system resulted in the loss of pathogenicity and acquisition of phage resistance. The growth of AC-17-G1 in King's B medium was much less than the wild-type, but the growth turned into normal in the medium supplemented with D-mannose 6-phosphate or D-fructose 6-phosphate indicating the cupin protein functions as a phosphomannos isomerase. Sodium dodecyl sulfa analysis of lipopolysaccharide (LPS) extracted from the mutant was smaller than that from wild-type. All these data suggest that the cupin protein is a phosphomannos isomerase involved in LPS synthesis, and LPS is an important determinant of pathogenicity and phage susceptibility of A. citrulli.
본 연구에서는 유전자 복제기작을 생화학적, 분자생물학적 방법을 사용하여 bacteriphage T7을 대상으로 연구하였다. Bacteriophage T7의 유전자 복제, 재조합, 수선시 필수 단백질로 작용하는 gene 2.5 단백질의 생체내 기능에 대한 유전학적 연구와 단백질을 분리 정제하여 복제 단백질들과의 상호작용에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 gene 2.5 단백질은 DNA복제시 필수 구성단백질로 작용하며, 복제과정에서 유전자 복제에 관여하는 핵심 단백질들인 DNA polymerase, helicase/primase와 직접 단백질-단백질 상호 협동 작용을 하는 r것을 증명하였다. 특히 gene 2.5 단백질의 C-terminal domain이 절편된 변이체의 경우 복제 단백질들과 상호작용이 결여되었다. 따라서 C-terminal domain이 gene 2.5 단백질의 기능에 필수적으로 관여함을 입증하였다.
Temperate phages have been suggested to carry virulence factors and other lysogenic conversion genes that play important roles in pathogenicity. In this study, phage TEM123 in wild-type Staphylococcus aureus from food sources was analyzed with respect to its morphology, genome sequence, and antibiotic resistance conversion ability. Phage TEM123 from a mitomycin C-induced lysate of S. aureus was isolated from foods. Morphological analysis under a transmission electron microscope revealed that it belonged to the family Siphoviridae. The genome of phage TEM123 consisted of a double-stranded DNA of 43,786 bp with a G+C content of 34.06%. A bioinformatics analysis of the phage genome identified 43 putative open reading frames (ORFs). ORF1 encoded a protein that was nearly identical to the metallo-β-lactamase enzymes that degrade β-lactam antibiotics. After transduction to S. aureus with phage TEM123, the metallo-β-lactamase gene was confirmed in the transductant by PCR and sequencing analyses. In a β-lactam antibiotic susceptibility test, the transductant was more highly resistant to β-lactam antibiotics than S. aureus S133. Phage TEM123 might play a role in the transfer of β-lactam antibiotic resistance determinants in S. aureus. Therefore, we suggest that the prophage of S. aureus with its exotoxin is a risk factor for food safety in the food chain through lateral gene transfer.
The effects of K$^{+}$ ion on the activity of RNA splicing of T4 phage thymidylate synthase gene have been investigated. The splicing activity was stimulated within the range of 5 to 20 mM concentration of KCI. When the concentration of KCI in the splicing reaction was brought to 100 or 200 mM a small amount of the exonl-intron product (1, 4 kb) was formed with large proportion of primary RNA transcript not undergoing splicing. This observation strongly suggests that there may exist come kinds of interferences with transesterification at the first step of splicing. Overall it can be concluded that K$^{+}$ ion exhibits very unique roles in RNA splicing of tdd gene depending on its concentration.ion.
Choi, Suk-Jung;Sperinde, Jeffrey J.;Szoka, Francis C. Jr.
Molecules and Cells
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제19권1호
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pp.54-59
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2005
Deoxyribonuclease I (DNase I) is a divalent cation dependent endonuclease and thought to be a significant barrier to effective gene delivery. The only known DNase I-specific inhibitor is monomeric actin which acts by forming a 1:1 complex with DNase I. Its use, however, is restricted because of tendency to polymerize under certain conditions. We screened two random phage peptide libraries of complexity $10^8$ and $10^9$ for DNase I binders as candidates for DNase I inhibitors. A number of DNase I-binding peptide sequences were identified. When these peptides were expressed as fusion proteins with Escherichia coli maltose binding protein, they inhibited the actin-DNase I interaction ($IC_{50}=0.1-0.7{\mu}M$) and DNA degradation by DNase I ($IC_{50}=0.8-8{\mu}M$). Plasmid protection activity in the presence of DNase I was also observed with the fusion proteins. These peptides have the potential to be a useful adjuvant for gene therapy using naked DNA.
A challenge phage system was used to study the DNA-protein interaction between C4-dicarboxylic acid transport protein D(DCTD) or $\sigma$54, and a $\sigma$54 -dependent promoter, dctAp. R. meliloti dctA promoter regulatory region replaced the Omnt site on the phage. S. typhimurium strains overproducing either DCTD or $\sigma$54 directed this challenge phage towards lysogency, indicating that DCTD or E$\sigma$54 recognized the dctA promoter on the phage and repressed transcription of the ant gene. These challenge phage constructs will be useful for examining interactions between DCTD(or $\sigma$54) and the dctA promoter region.
박테리오 파이지 K11 lysozyme은 최근에 우리 실험실에서 클로닝 되었으며, 숙주균주의 세포벽을 분해하는 고유의 lysozyme활성과 박테리오 파아지 K11 RNA 중합효소의 전사반응을 억제하는 활성을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 이미 잘 연구된 박테리오 파아지 T7 lysozyme의 경우 클로닝되고 분리 정제된 T7 lysozyme 단백질의 3차 구조 및 T7 RNA 중합효소와의 결합양상에 대하여 밝혀졌다. 따라서 우리 실험실에서는 K11 lysozyme과 K11 RNA 중합효소와의 결합 정도 및 그 특성을 파악할 목적으로 yeast two hybrid 시스템을 통하여 K11 RNA 중합효소와 K11 lysozyme의 단백질-단백질 상호작용을 알아보고자 하였다. LexA 시스템을 이용하여 LexA DNA 결합 부위를 갖고 있는 pLexA에 K11 lysozyme 유전자를 삽입하여 prey로 하였따. 활성 부위로는 B42 융합 단백질을 만드는 pJG4-5에 K11 RNA 중합효소의 결합은 생체 밖에서 reporter 유전자인 lacZ와 leu2의 발현으로 확인되었으며 이들의 결합정도와 결합부위에 대한 연구들은 진행중에 있다.
Phage display of proteins is a powerful tool for protein engineering since a vast library of sequences can be rapidly screened for a specific property. In this study, we develop da new phage display vector that was derived from a pET-25b(+) vector. The pET-25b(+) was modified in order that the expressed protein would have a T7-tag at the amino terminus and GpS (a major coat protein of M13 phage) at the carboxyl terminus. Another vector without the gp8 gene was also constructed. The newly developed phagemid vectors have several advantageous features. First, it is easy to examine whether or not the target proteins are functional and faithfully transported into the periplasmic space. This feature is due to the fact that recombinant proteins are produced abundantly in the pET system. Second, the T7-tag makes it possible to detect any target proteins that are displayed on the surface of filamentous bacteriophage. To verify the utility of the vector, the clones containing the glutathione S-transferase (GST) gene as a target were examined. The result showed that the GST produced from the recombinant vector was successfully transported into the periplasmic space and had the anticipated enzyme activity. Western blot analysis using a T7-tag antibody also showed the presence of the target protein displayed on the surface of the phage. The phages prepared from the recombinant clones were able to bind to glutathione-Sepharose and then eluted with glutathione. These results showed that the new vectors developed in this study are useful for the phage display of proteins.
Effects of deamido-$\textrm{NAD}^{+}$on self-splicing of primary transcripts of the phage T4 thymidylate synthase gene (td) was investigated. The self-splicing was not affected by deamido-$\textrm{NAD}^{+}$- at concentrations up to 2 mM. However, it began to decrease at 5 mM and the formation of splicing products such as the linear intron, intron-exon 2 and exon 1-exon 2, was slightly reduced. At 20 mM the self-splicing activity was almost completely abolished. This analog of the coenzyme $\textrm{NAD}^{+}$- inhibits the self-splicing of td intron RNA although it does not possess a guanidine group in its structure. The analysis of inhibitory concentrations and structural examination suggests that the key structural features of deamido-$\textrm{NAD}^{+}$ responsible for the inhibition of splicing may be the ADP-ribose moiety.
Bacteriophage P4, a satellite phage of coliphage P2, is a very useful experimental tool for the study of viral capsid assembly and cos-cleavage. For an in vitro cos-cleavage reaction study of the P2-P4 system, new shortened and selectable markers containing P4 derivative plasm ids were designed as a substrate molecules. They were constructed by swapping the non-essential segment of P4 DNA for either the kanamycin resistance (kmr) gene or the ampicillin resistance (apr) gene. The size of the genomes of the resulting markers were 82% (P4 ash8 delRI:: kmr) and 79% (P4 ash8 delRI:: apr) of the wild type P4 genome. To determine the lower limit of genome size that could be packaged into the small P4-size bead, these shortened P4 plasmids were converted to phage particles with infection of the helper phage P2. The conversion of plasmid P4 derivatives to bacteriophage particles was verified by the heat stability test and the burst size determination experiment. CsCl buoyant equilibrium density gradient experiments confirmed not only the genome size of the viable phage form of shortened P4 derivatives, but also their packaging into the small P4-size head. P4 ash8 delRI:: apr turned out to be the smallest P4 genome that can be packaged into P4-sized head.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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