Pseudomonas sp. K82 cultured in p-hydroxybenzoate induces protocatechuate 4,5-dioxygenase (PCD 4,5) for p-hydroxybenzoate degradation. In this study, a 6.0-kbp EcoR1 fragment containing p-hydroxybenzoate degradation genes was cloned from the genome of Pseudomonas sp. K82. Sequence analysis identified four genes, namely, pcaD, pcaA, pcaB, and pcaC genes known to be involved in p-hydroxybenzoate degradation. Two putative 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenases and one putative oxidoreductase were closely located by the p-hydroxybenzoate degradation genes. The gene arrangement and sequences of these p-hydroxybenzoate degradation genes were similar to those of Comamonas testosteroni and Pseudomonas ochraceae. PcaAB (PCD4,5) was overexpressed in the expression vector pGEX-4T-3, purified using a GST column, and confirmed to have protocatechuate 4,5-dioxygenase activity. The N-terminal amino acid sequences of overexpressed PCD4,5 were identical with those of purified PCD4,5 from Pseudomonas sp. K82.
Pseudomonas sp. K82 has been reported to be an aniline-assimilating soil bacterium. However, this strain can use not only aniline as a sole carbon and energy source, but can also utilize benzoate, p-hydroxybenzoate, and aniline analogues. The strain accomplishes this metabolic diversity by using dif-ferent aerobic pathways. Pseudomonas sp. K82, when cultured in p-hydroxybenzoate, showed extradiol cleavage activity of protocatechuate. In accordance with those findings, our study attempted the puri-fication of protocatechuate 4,5-dioxygenase (PCD 4,5). However the purified PCD 4,5 was found to be very unstable during purification. After Q-sepharose chromatography was performed, the crude enzyme activity was augmented by a factor of approximately 4.7. From the Q-sepharose fraction which exhibited PCD 4,5 activity, two subunits of PCD4,5 (${\alpha}$ subunit and ${\beta}$ subunit) were identified using the N-terminal amino acid sequences of 15 amino acid residues. These subunits were found to have more than 90% sequence homology with PmdA and PmdB of Comamonas testosteroni. The molecular weight of the native enzyme was estimated to be approximately 54 kDa, suggesting that PCD4,5 exists as a het-erodimer (${\alpha}$$_1$${\beta}$$_1$). PCD 4,5 exhibits stringent substrate specificity for protocatechuate and its optimal activity occurs at pH 9 and 15 $^{\circ}C$. PCR amplification of these two subunits of PCD4,5 revealed that the ${\alpha}$ subunit and ${\beta}$ subunit occurred in tandem. Our results suggest that Pseudomonas sp. K82 induced PCD 4,5 for the purpose of p-hydroxybenzoate degradation.
수종의 근권세균류를 시설토양에서 분리한 후 육묘용토에 혼입처리하여 식물생장촉진효과를 측정하였다. 시설토양에서 총 125주의 단일균구를 1차적으로 순수분리하였으며, 고추에서 발생하는 위조병원균, 입고병원균, 및 묘잘록병원균 등에 대하여 항균작용이 우수한 4주의 근권세균을 최종적으로 분리하였다. 항균작용이 가장 높았던 균주로는 RB 109로서 위조병원균에 대해서는 66.0%, 입고병원균에 대해서는 65.0%, 묘잘록병원균에 대해서는 66.1% 정도의 항균작용을 나타내 전반적으로 60% 이상의 길항작용을 갖는 것으로 보였다. 길항성 균주 RB 109의 배양액을 육묘용토에 혼입처리시 고추 유묘의 초기생장이 촉진되었다. 길항성 세균 RB 109를 동정한 결과 Pseudomonas sp.와 82% 정도 유사한 균주로 동정되어 Pseudomonas sp. RB 109로 명명하였다.
Six isolated strains degrading aniline were selected, identified and designated as pseudomonas putida K6, Pseudomonas acidovorans K82, Achromobacter gr. D. V. K24, Achromobacter xylosocidans K4, Moraxella sp. K21 and Moraxella sp. K22. All of them degraded 1000 ppm aniline completely within 30 to 36 hours. Most of these strains are resistant to antibiotics more than one, but Moraxella sp. has not any antibiotic marker tested. Most strains except for P. acidovorans K82 were shown to have resistance to the heavy metal ions such as Ni, Cu, Li, Ba, Co, etc. but not to Hg to which only P. putida K6 was resistant. M. sp. K21 was capable of degrading aniline to a maximum concentration of 2500 ppm without any repression. The incubation of the cell in limited pH ranges (4-8) had no great effect on aniline degradation. The addition of bactopeptone to the minimal media promoted the speed of aniline degradation, but the addition of glucose rather repressed the rate of aniline degradation. Through enzyme assay, A. gr. D. V. K 24 was shown to degrade aniline through artho-pathway and formed .betha.-ketoadipate as intermediate metabolite.
Quinoline (2,3-benzopyridine)을 유일한 탄소원과 질소원, 그리고 에너지원으로 이용하는Pseudomonas sp. NEQ-1을 실험 균주로 사용하였으며, 균주로부터 catechol 1,2-dioxygenase (C1,2O)를 유도하기 위하여 탄소원으로 benzoate를사 용하였다. C1,2O의 효소학적 특징을 조사하기 위하여 benzoate에서 배양한 Pseudomonas sp. NFQ-1을 초음파 분쇄기로 파쇄하고, ammonium sulfate침전과 gel permeation chromatography및 Source 15Q의 과정을 실시하여 C1,2O를 분리 및 정제하였다. 정제된 C1,2O의 특이활성(specific activity)은 14.21 unit/mg으로 나타났으며, SDS-PAGE에 의해 조사된 C1,2O의 분자량은 약 33 kDa이었다. Cl,2O는 catechol과 4-methylcatechol 및 3-methylcatechol에 대해서 효소활성을 나타내는 것으로 확인되었다. C1,2O의 Km은 38.54 ${\mu}M$로 측정되었고, Vmax는 $25.10\;{\mu}mol{\cdot}min^{-1}{\cdot}mg^{-1}$으로 나타났다. C1,2O는 $30^{\circ}C$와 pH 8.5에서 최적활성을 나타내는 것으로 조사되었으며, $Ag^+,\;Hg^+,\;Ca^{2+}$,그리고 $Cu^{2+}$는 C1,2O의 활성을 억제하였다. 분석되어진 N-말단 아미노산 서열은 ^1TVKISQSASIQKFFEEA^{17}$이었으며, Pseudomonas aeruginosa PA01과 $82\%$로 가장 높은 유사성을 보였고 Pseudomonas arvilla C-1와는 $71\%,$ Pseudomonas putida KT2440과는 $59\%,$ 그리고 Pseudomonas sp. CA10과는 $53\%$의 상동성이 각각 존재하는 것으로 확인하였다.
미생물유래 다당류 생산균주를 분리하기 위해 전국 각지의 토양시료로부터 가장 높은 점성과 다당류 생산성을 나타내는 균주 GP32를 분리하였으며, 분리균주 GP32의 동정을 분리균주의 형태학적, 생리학적 특성을 조사한 결과, Pseudomonas 속 세균으로 확인되었으며 최종적으로 Pseudomonas sp. GP32로 명명하였다. 플라스크 수준에서 Pseudomonas sp. GP32의 다당류 생산을 위한 가장 적합한 탄소원과 질소원은galactose와 (NH4)2SO4를 이용하였을 때 가장 많은 다당류를 생산하는 것으로 확인되었으며, 다당류 생산을 위한 최적의 C/N ratio는 50이었다. 다당류 생산을 위한 최적 pH와 온도는 각각 7.5와 32℃였다. 최적화된 배지를 이용한 fermentor 배양에서 다당류 생산은 배양 70시간에 최고치를 나타내었으며, 이때 다당류 생산량은 15.7 g/l이었다. Pseudomonas sp. GP32로부터 생산된 다당류는 ethanol 침전, cetylpyridimium 침전과 gel permeation chromatography를 통하여 정제하였으며, 정제된 다당류는 Biopol32로 명명하였다. Biopol 32의 분자량은 3×107 datons이었으며, Biopol32가 함유하고 있는 구성당은 galactose : glucose : gulcouronic acid : galactouronic acid 등이 1.85 : 3.24 : 1.00 : 1.42의 몰비로 함유되어있다. Biopol32 용액은 의가소성 성질을 갖는 고분자 화합물로서 Zoogloea ramigera가 생산하는 생물고분자인 zooglan보다 모든 농도에서 높은 점성을 나타내었다. Biopol32의 실제 폐수처리현장에서 응집제로의 사용 가능성을 검토하기 위하여 식품폐수, 섬유폐수와 제지폐수를 대상으로 응집효율을 조사한 결과, 높은 COD 감소율 (58.4~67.3%)과 SS제거율(82.6~91.3%)를 나타내어 실제 산업폐수에서 뛰어난 응집효율을 나타내었다.
환경 오염원으로서 폭약 hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine(RDX)에 대한 RDX 분해세균 Pseudomonas sp. HK-6의 세포반응과 형태변화에 대하여 조사하였다. 아치사조건의 RDX농도와 노출시간에 따른 균주 HK-6의 생존율을 분석한 결과, 이 세균의 생존율은 스트레스 충격 단백질의 생성과 비례하였다. 총세포 지방산 조성분석에서 균주 HK-6는 trypticase soy agar(TSA)에서 자랄 때 보다 RDX배지에서 자랄 때 여러 가지 종류의 지방산이 생성되거나 사라지는 것이 밝혀졌다. Anti-DnaK와 anti-GroEL을 이용하여 SDS-PAGE와 Western blot을 통한 분석으로 균주 HK-6는 70 kDa DanK와 60 kDa GroEL을 포함하는 몇가지 스트레스 충격단백질을 생성하는 것으로 밝혀졌다. RDX에 노출된 HK-6배양에서 수용성 단백질 분획에 대하여 2-D PAGE를 실시하였으며, pH 3에서 pH 10 범위에서 약 300 spots가 silver로 염색된 gel상에서 관찰되었다. 그 결과, RDX에 대한 반응으로 10여개의 spots가 현저히 유도 발현되었다. RDX(0.135mM, 12시간)에 노출된 세포는 구멍이 나타나고 표면의 불규칙적인 형태 변화가 일어나 죽게되는 것이 주사 전자현미경을 통하여 관찰되었다.
Kama, Ahmed;Shaik, Anver Basha;Kumar, C. Ganesh;Mongolla, Poornima;Rani, P. Usha;Krishna, K.V.S. Rama;Mamidyala, Suman Kumar;Joseph, Joveeta
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제22권1호
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pp.69-79
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2012
In an ongoing survey of the bioactive potential of microorganisms from Ladakh, India, the culture medium of a bacterial strain of a new Pseudomonas sp., strain ICTB-745, isolated from an alkaline soil sample collected from Leh, Ladakh, India, was found to contain metabolites that exhibited broad-spectrum antimicrobial and biosurfactant activities. Bioactivity-guided purification resulted in the isolation of four bioactive compounds. Their chemical structures were elucidated by $^1H$ and $^{13}C$ NMR, 2D-NMR (HMBC, HSQC, $^1H$,$^1H$-COSY, and DEPT-135), FT-IR, and mass spectroscopic methods, and were identified as 1-hydroxyphenazine, phenazine-1-carboxylic acid (PCA), rhamnolipid-1 (RL-1), and rhamnolipid-2 (RL-2). These metabolites exhibited various biological activities like antimicrobial and efficient cytotoxic potencies against different human tumor cell lines such as HeLa, HepG2, A549, and MDA MB 231. RL-1 and RL-2 exhibited a dose-dependent antifeedant activity against Spodoptera litura, producing about 82.06% and 73.66% antifeedant activity, whereas PCA showed a moderate antifeedant activity (63.67%) at 60 ${\mu}g/cm^2$ area of castor leaf. Furthermore, PCA, RL-1, and RL-2 exhibited about 65%, 52%, and 47% mortality, respectively, against Rhyzopertha dominica at 20 ${\mu}g/ml$. This is the first report of rhamnolipids as antifeedant metabolites against Spodoptera litura and as insecticidal metabolites against Rhyzopertha dominica. The metabolites from Pseudomonas sp. strain ICTB-745 have interesting potential for use as a biopesticide in pest control programs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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