• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권3호
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• pp.378-386
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• 2023

The CYP707A family genes encoding ABA 8'-hydroxylase catabolize abscisic acid (ABA), a plant stress hormone that plays an important role in stress condition, such as drought, heat, cold and salinity. Phaseic acid (PA) is a catabolic product of ABA. Recent studies have shown that PA is important for the physiological functions in plants. It is also a neuroprotective molecule that protects against ischemic brain injury in mice. To obtain enzymes for the PA production, four CaCYP707A genes (CaCYP707A1, CaCYP707A2, CaCYP707A3 and CaCYP707A4) were isolated from hot pepper. They were heterologously expressed in Escherichia coli. Among them, CaCYP707A2 showed significantly higher expression levels in both the membrane fraction and the soluble fraction. Preferred redox partners were investigated to improve the efficiency of CaCYP707A2's catalytic reaction, and NADPH-cytochrome P450 reductase (CPR) from hot pepper (CaCPR) was preferred over other redox partners (i.e., rat CPR and ferredoxin reductase/ferredoxin). The production of 8'-hydroxy ABA and PA by ABA hydroxylation activity was confirmed in CaCYP707A2 from both membrane and soluble fractions. Therefore, CaCYP707A2 is the first identified plant CYP protein that is expressed a soluble form in cytosolic fraction having stable activity. Taken together, we propose a new CYP707A protein with industrial applications for PA production without additional modifications in E. coli heterologous expression.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.170-179
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• 2022

글루탐산은 식물의 생장과 발달에 중요한 역할을 하는 필수아미노산의 전구체이며, 저온 보호 물질로 이어지는 생합성 경로를 자극하여 저온 피해를 줄이는 생물자극제 중 하나이다. 본 연구에서는 저온 스트레스 조건에서 글루탐산 엽면 처리가 배추에 미치는 영향을 평가하였다. 글루탐산 2가지 엽면시비 농도(0 및 10mg·L^-1)와 3가지 주/야간 온도 수준(11/-1℃ extremely low, E; 16/4℃ moderately low, M; 21/9℃ optimal, O)을 결합하여 6개의 처리가 수행되었다. 글루탐산의 엽면 처리는 정식 후 10일에 1회살포하고, 글루탐산 처리 직후 온도 처리는 최대 4일 동안 실시하였다. 처리 4일 후, ABA, PA, DPA 및 ABA-GE 함량은 M 처리에서 Glu 0 처리보다 Glu 10 처리에서 함량이 더 높았다. Glucose 함량은 E 및 Glu 10 처리에서 가장 높은 반면(52.1mg·100g^-1 dry weight), fructose 함량은 O 및 Glu 0 처리에서 함량이 가장 높았다(134.6mg·100g^-1 dry weight). GLP, GBS, 4MGBS, GNBS 및 GNS 함량은 E 및 Glu 10 처리에서 모든 처리 중 가장 높았다(0.72, 2.05, 1.67, 9.40 및 0.85µmol·g^-1 dry weight). 처리 2일 후 E 및 Glu 10 처리의 PA와 DPA함량에서 급격한 변화를 확인하였고, 몇몇 개별 glucosinolate 함량(GLP, GBS, 4MGBS, GNBS 및 GNS)은 저온과 글루탐산 처리에 따라 유의적 차이를 확인할 수 있었다. 또한, fructose는 glucose 대신 fructan을 에너지원으로 사용하였기 때문에 처리 4일후 E와 M처리에서 O 처리에 비하여 유의적으로 낮은 함량을 보였다. 따라서, 저온과 글루탐산 엽면 처리에 따른 PA, DPA, glucose, fructose 및 개별glucosinolate 물질들의 변이를 확인하였지만, 저온과 글루탐산의 효과에 관한 명확한 상관관계를 평가할 수는 없었다. 배추과 작물은 호냉성 채소로서 저온에 민감하게 반응하지 않고, 대부분 내한성을 가지고 있기 때문으로 판단된다.