• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권6호
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• pp.896-900
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• 2006

Cytokinin has been known to act as a plant hormone to promote cell division and function in diverse processes in plant growth and development. Besides being produced in plants, it is also produced by various bacteria and fungi; however, its ecological significance is still unclear. In this report, we present an interesting finding that transzeatin riboside (tZR), a naturally occurring cytokinin compound, increased antibiotic production in many different streptomycetes, including Streptomyces coelicolor Ml3O, S. pristinaespiralis ATCC 25486, S. violaceoruber Tu22, S. anfibioticus ATCC l1891, and S. griseus IFO 13350. In vitro plate assays showed that the addition of 100 $\mu$M tZR increased the growth inhibition of Pseudomonas syringae pv. syringae, a plant pathogen, by S. griseus, a streptomycin producer. We suggest that cytokinin could act as a signaling molecule for antibiotic production in streptomycetes, a group of rhizosphere bacteria.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제25권2호
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• pp.171-176
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• 2017

Streptomyces avermitilis produces clinically useful drugs such as avermectins and oligomycins. Its genome contains approximately 33 cytochrome P450 genes and they seem to play important roles in the biosynthesis of many secondary metabolites. The SAV_7130 gene from S. avermitilis encodes CYP158A3. The amino acid sequence of this enzyme has high similarity with that of CYP158A2, a biflaviolin synthase from S. coelicolor A3(2). Recombinant S. avermitilis CYP158A3 was heterologously expressed and purified. It exhibited the typical P450 Soret peak at 447 nm in the reduced CO-bound form. Type I binding spectral changes were observed when CYP158A3 was titrated with myristic acid; however, no oxidative product was formed. An analog of flaviolin, 2-hydroxynaphthoquinone (2-OH NQ) displayed similar type I binding upon titration with purified CYP158A3. It underwent an enzymatic reaction forming dimerized product. A homology model of CYP158A3 was superimposed with the structure of CYP158A2, and the majority of structural elements aligned. These results suggest that CYP158A3 might be an orthologue of biflaviolin synthase, catalyzing C-C coupling reactions during pigment biosynthesis in S. avermitilis.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권12호
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• pp.1595-1605
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• 2023

Dehydroquinate dehydratase (DHQD) catalyzes the conversion of 3-dehydroquinic acid (DHQ) into 3-dehydroshikimic acid in the mid stage of the shikimate pathway, which is essential for the biosynthesis of aromatic amino acids and folates. Here, we report two the crystal structures of type II DHQD (CgDHQD) derived from Corynebacterium glutamicum, which is a widely used industrial platform organism. We determined the structures for CgDHQD^WT with the citrate at a resolution of 1.80Å and CgDHQD^R19A with DHQ complexed forms at a resolution of 2.00 Å, respectively. The enzyme forms a homododecamer consisting of four trimers with three interfacial active sites. We identified the DHQ-binding site of CgDHQD and observed an unusual binding mode of citrate inhibitor in the site with a half-opened lid loop. A structural comparison of CgDHQD with a homolog derived from Streptomyces coelicolor revealed differences in the terminal regions, lid loop, and active site. Particularly, CgDHQD, including some Corynebacterium species, possesses a distinctive residue P105, which is not conserved in other DHQDs at the position near the 5-hydroxyl group of DHQ. Replacements of P105 with isoleucine and valine, conserved in other DHQDs, caused an approximately 70% decrease in the activity, but replacement of S103 with threonine (CgDHQD^S103T) caused a 10% increase in the activity. Our biochemical studies revealed the importance of key residues and enzyme kinetics for wild type and CgDHQD^S103T, explaining the effect of the variation. This structural and biochemical study provides valuable information for understanding the reaction efficiency that varies due to structural differences caused by the unique sequences of CgDHQD.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권5호
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• pp.439-446
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• 2009

The biosynthesis study of antibiotics saframycin (SFM) in Streptomyces lavendulae and safracin (SAC) in Pseudomonas fluorescens demonstrated that 3-hydroxy-S-methyl-O-methyltyrosine (3hSmOmTyr), a nonproteinogenic amino acid, is the precursor of the tetrahydroisoquinoline molecular core. In the biosynthetic gene cluster of SAC/SFM, sacD/sfmD encodes a protein with high homology to each other but no sequence similarity to other known enzymes; sacF/sfmM2 and sacG/sfmM3 encode methyltransferases for C-methylation and O-methylation; and sacE/sfinF encodes a small protein with significant sequence similarity to the MbtH-like proteins, which are frequently found in the biosynthetic pathways of non ribosomal peptide antibiotics and siderophores. To address their function, the biosynthetic cassette of 3h5mOmTyr was heterologously expressed in S. coelicolor and P. putida, and an in-frame deletion and complementation in trans were carried out. The results revealed that (i) SfmD catalyzes the hydroxylation of aromatic rings; (ii) sacD/sacF/sacG in the SAC gene cluster and sfmD/sfmM2/sfmM3 in the SFM cluster are sufficient for the biosynthesis of 3h5mOmTyr; and (iii) the mbtH-like gene is not required for the biosynthesis of the 3h5mOmTyr precursor.

• 생명과학회지
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• 제12권1호
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• pp.113-119
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• 2002

방선균에 존재하는 단백질 타이로신 포스파타아제의 기능을 알아보기 위하여 우선 이 유전자를 대장균에 클로닝하여 대량으로 발현시킨 결과, 발현된 단백질은 soluble형태로 존재하여 자신의 효소활성을 가지고 있었으나, 효소활성부위에 대한 변이주의 경우에는 기질과 결합은 하였으나 활성이 없는 것으로 나타났었다. 방선균에서 이 효소의 세포내 기작 및 결합 단백질을 파악하기 위해 대장균에 클로닝한 유전자를 방선균 발현벡터(pIJ6021)에 클로닝을 하였다. 이렇게 만든 유전자를 in-ducer인 thiostrepton을 이용하여 발현시킨 결과, 활성형의 단백질 타이로신 포스파타아제가 대량으로 생산되었다. 그리고 이들 유전자를 방선균에서 과잉 발현시킨 결과 항생제 생산 및 형태 변화 등의 표현형은 나타나지 않았다. 이효소와 반응하는 기질 및 결합 단백질을 찾기 위해서 이들과 결합은 하지만 반응하지 않는 돌연변이 단백질 타이로신 포스파타아제 (PtpA(C9S))를 유전자 조작하여 방선균에서 과잉 발현시켰다 그 결과 표현형은 없었지만 인산 타이로신 단백질의 패턴변화를 알 수 있었고, 단백질 타이로신 포스파타아제에 의하여 인산화 조절되는 단백질 3개 찾을 수 있었다. 이들 세 단백질(p65, p90 그리고 p200)은 ptpA(C9S)가 발현된 방선균에서 보다 더 많은 인산화 패턴을 나타내었으며, 이들은 가능한 단백질 타이로신 포스파타아제의 표적이라고 생각되었다. 만약 이들의 구조가 밝혀진다면, 방선균의 타이로신 포스파타아제의 기능 및 신호전달 과정의 역할을 파악할 수 있으리라 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권2호
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• pp.110-116
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• 1998

몇 가지 그람양성 세균에서 secY 유전자가 함유된 operon의 구성이 rplO(L15)-secY-adk라는 결과를 토대로 L15와 adk 유전자일부를 primer로 제작하여 Streptomyces lividans TK24에서 secY 유전자가 함유된 1.8kb 단편을 PCR로 증폭하여 얻은 후 secY 유전자를 cloning하였다. 전 단편을 sequencing하여 추론한 아미노산으로 상동성을 조사해 본 결과 Escherichia coli, Bacillus subtilis, Micrococcus luteus, Bacillus licheniformis, Staphylococcus carnosus, Brevibacterium flavum, Streptomyces scabies의 SecY와 각각 46%, 43%, 57%, 44%, 42%, 56%, 90%의 유사성을 보이는 것으로 나타났으며 SecY의 소수성 profile 또한 서로 유사하고 10개의 membrane spanning segment를 동일하게 가지는 것으로 나타났다. 유전자 구조도 다른 그람양성균에서와 같이 L15-SecY-Adk순 이였으며 secY 유전자의 종결코돈과 adk 유전자의 개시코돈이 한 염기를 공유하는 상태의 translational coupling 구조를 하고 있었다. 이와 같이 단백질분비에 관여하는 유전자와 ribosome 구성요소, 그리고 ATP 합성에 관여하는 요소는 세포성장에 상호 연관 작용이 있는 것으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제35권1호
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• pp.26-29
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• 2007

Tautomycetin(TMC)은 국내 토양에서 분리된 방선균(Streptomyces sp. CK4412)로부터 생합성 되는 항진균성 2차 대사산물로서, Cyclosporin및 FK506과 같은 기존의 면역억제제보다 작용 메카니즘 및 효능이 훨씬 탁월한 선형의 폴리케타이드계 면역억제 화합물이다. 고체배지의 pH변화와 TMC생산성과의 상관관계를 규명하기 위하여, 방선균 CK4412를 다양한 pH조건에서 배양하면서 항진균 활성 및 TMC생산량을 비교분석 하였다. 고체배지의 pH를 산성조건(pH 4-5)으로 유지하여 방선균 CK4412 균주를 배양할 경우, 중성 pH 조건에서 배양한 경우보다 훨씬 탁월한 항진균 활성 및 TMC생산성이 관찰되었다. 본 연구결과는 대표적인 방선균 S. coelicolor에서 입증된 pH-shock게 의한 2차대사산물의 생산성 증대효과가 대사산물의 특성과 균주가 전혀 다른 TMC 생산균주 CK4412에서도 관찰됨을 입증함으로써, pH조절에 의한 다양한 종류의 방선균 유래 유용 생리활성물질의 생산성 증대 전략을 제시하고 있다.