Ornithine decarboxylase (ODC, EC 4.1.1.17) is the first and key enzyme in eukaryotic polyamine biosynthesis. The cDNA encoding ornithine decarboxylase from Nicotiana glutinosa was cloned ($GeBank^{TM}$ AF 323910) and expressed in E. coli. Site directed mutagenesis were performed on several highly conserved cysteine residues. Among the mutants, C115A showed significant changes in the kinetic properties. The $K_m$ value of the C115A mutant was $1790\;{\mu}M$, which was 3-fold higher than that of the wild-type ODC. There was a dramatic decrease in the $k_{cat}$, values of the C115A mutant, compared to that of the wild-type ODC, which had a $k_{cat}$ value of $77.75\;s^{-1}$. C115A caused a shift in the optimal pH from 8.0 to 8.4. Considering these results, we suggest that cys-115 is involved in the catalytic activity of N. glutinosa ODC.
The xynA gene encoding an alikali-tolerant endo-1,4-${\beta}$-xylanase (XYN) was cloned from the alkalophilic Bacillus pumilus A-30. The nucleotide sequence of a 974-bp DNA fragment containing the xynA was determined. An ORF of 684 nucleotides that encoded a protein of 228 amino aicds was detected. Asparagine-71 of XYN from B. Pumilus A-30 showed to be highly conservative in alkaline xylanases of family G/11, upon comparing the amino acid sequences of 17 family G/11 xylanases. Site-directed mutation of N71D of the xynA gene resulted in a decrease of 12.4% in the specific acitivity and a significant decline in the enzyme activity in the alkaline pH range.
$BK_{Ca}$ channels were suggested to contain one or more domains of the ‘regulator of K+ conductance’(RCK) in their cytosolic carboxyl termini (Jiang et al.2001). It was also shown that the RCK domain in mammalian $BK_{Ca}$ channels might sense the intracellular $Ca^{2+}$ with a low affinity (Xia et al. 2002). We aligned the amino acid sequence of the $\alpha$-subunit of rat $BK_{Ca}$ channels (rSlo) with known RCK domains and identified a second region exhibiting about 50% homology. This putative domain, RCK2, contains the characteristic amino acids conserved in other RCK domains. We wondered whether this second domain is involved in the domain-domain interaction and the gating response to intracellular $Ca^{2+}$ for rSlo channel, as revealed in the structure of RCK domain of E. coli channel (Jiang et al.2001). In order to examine the possibility, site-directed mutations were introduced into the RCK2 domain of rSlo channel and the mutant channels were expressed in Xenopus oocytes for functional studies. One of such mutation, G772D, in the putative nucleotide-binding domain resulted in the enhanced $Ca^{2+}$ sensitivity and the channel gating of rSlo channel. These results suggest that this region of $BK_{Ca}$ channels is important for the channel gating and may form an independent domain in the cytosolic region of $BK_{Ca}$ channels. In order to obtain the mechanistic insights of these results, G772 residue was randomly mutagenized by site-directed mutagenesis and total 17 different mutant channels were constructed. We are currently investigating these mutant channels by electrophysiological techniques.ical techniques.
As for the purpose, we first introduce an random mutation into wild-type gene to expand a mutation space, and then further recombine the mutant genes by staggered extension process PCR. As a result, we obtained the best clones 6-52 that showed a high activity and stability, from a round of error prone and staggered extension process PCR. The purified enzyme showed a similar pH stability to the wild-type enzyme and reveal a slightly high optimum pH at 12. In the optimum temperature, an identical dependency was also showed and a quite high stability in the thermal stability was obtained. Along with this, the enzyme was also stable at a reaction that supplement with a 15 % of ethanol as an additive. The addition of other solvents and surfactants did not improve the reaction and thus resulted in a similar profile to those of wild-type enzyme. The specific activity on the target compound rac-ketoprofen ethyl ester was calculated to be about 85, 000 unit, and the kinetic constants Km and Vmax were determined to be 0.2 mM and 90 mM/mg-protein/min respectively. The deduced amino acid alignment with the wild type enzyme revealed five mutations at L120P, I208V, T249A, D287H and T357A. Based on these observations, the site directed mutagenesis to delineate the mutagenic effect is under progress.
Gcn4p, a transcriptional activator protein of the yeast, Sacchromyces cerevisiae, binds to the specific sequence in the promoters of many amino acid biosynthetic genes for general control. The serine residue (Ser 242) of Gcn4p directly contacts the DNA. Here, for inspecting the DNA binding properties and the level of transcriptional activation of Gcn4p, we introduced a polymerase chain reaction (PCR) site-directed saturation mutation library into the Ser 242 site using 2 outside primers and 2 oligonucleotides with its codons fully degenerated. The sequencing analysis of 146 samples revealed the even nucleotide distribution within the experimental error showing 23, 26, 25, and 26% frequency of U, C, A, and G bases, respectively. This method turned out to be a simple, fast, and economical method for constructing a library of all 20 amino acids at specific codon.
The hyperthermostable protein, rubredoxin from Pyrococcus furiosus is 53-residue protein with a three-stranded anti-parallel $\beta$-sheet and several loops. To investigate the effect of changes of electrostatic and hydrophobic interactions on the structure and dynamic property of P. furiosus rubredoxin, molecular dynamics simulations in water were performed on three mesophilic rubredoxins, P, furiosus rubresoxin, and 5 mutants of P. furiosus rubredoxin. (omitted)
We demonstrate here a dynamic structure of bacteriorhodopsin (bR) as revealed by $^{13}$ C NMR studies on [3_$^{13}$ C]_,[1-$^{13}$ C]Ala- and/or Val-labeled wild type and a variety of site-directed mutants at ambient temperature. For this purpose, well-resolved (up to twelve) I$^{13}$ C NMR peaks were assigned with reference to the displacement of peaks due to the conformation-dependent I$^{13}$ C chemical shifts and reduced peak-intensities due to site-directed mutations. Revealed bR structure was not rigid as anticipated from 2D crystals of hexagonal array but a dynamically heterogeneous, undergoing a variety of local fluctuations depending upon specific site with frequency range of 10$^2$ -10$^{8}$ Hz. In particular, dynamics- dependent suppression of peaks turned out to be very sensitive to the motion of 10$^{-4}$ s and 10$^{-5}$ s interfered with frequency of magic angle spinning and proton decoupling, respectively. It is also noteworthy that such dynamic feature is strongly dependent upon the manner of 2D crystalline packing: $^{13}$ C NMR peaks of monomeric bR yielded either highly broadened or completely suppressed signals, depending upon the type of $^{13}$ C-labeled amino-acid residues.
Lan, Dongming;Wang, Qian;Popowicz, Grzegorz Maria;Yang, Bo;Tang, Qingyun;Wang, Yonghua
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권11호
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pp.1827-1834
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2015
The SMG1 lipase from Malassezia globosa is a newly found mono- and diacylglycerol (DAG) lipase that has a unique lid in the loop conformation that differs from the common alpha-helix lid. In the present study, we characterized the contribution of three residues, L103 and F104 in the lid and F278 in the rim of the binding site groove, on the function of SMG1 lipase. Site-directed mutagenesis was conducted at these sites, and each of the mutants was expressed in the yeast Pichia pastoris, purified, and characterized for their activity toward DAG and p-nitrophenol (pNP) ester. Compared with wild-type SMG1, F278A retained approximately 78% of its activity toward DAG, but only 11% activity toward pNP octanoate (pNP-C8). L103G increased its activity on pNP-C8 by approximately 2-fold, whereas F104G showed an approximate 40% decrease in pNP-C8 activity, and they both showed decreased activity on the DAG emulsion. The deletion of 103-104 retained approximately 30% of its activity toward the DAG emulsion, with an almost complete loss of pNP-C8 activity. The deletion of 103-104 showed a weaker penetration ability to a soybean phosphocholine monolayer than wild-type SMG1. Based on the modulation of the specificity and activity observed, a pNP-C8 binding model for the ester (pNP-C8, N102, and F278 form a flexible bridge) and a specific lipid-anchoring mechanism for DAG (L103 and F104 serve as "anchors" to the lipid interface) were proposed.
$M_1$과 $M_2$ 무스카린성 수용체의 두 번째 transmembrane domain의 C-말단에는 leucine(L), tyrosine(Y), threonine(T)로 구성된 3중체(triplet)가 있다. 이 3중체는 $M_2$ 무스카린성 수용체에서는 두 번째 transmembrane domain과 첫 번째 세포외 고리사이의 연접부위에서 LYT-LYT의 반복구조로 존재하며 $M_1$ 무스카린성 수용체에서는 흥미롭게도 LYT-TYL의 역상구조로 존재한다. 본 연구에서는 site-directed mutagenesis방법을 사용하여 이와 같은 특이한 구조적차이가 두 subtype의 수용체의 기능상 차이와 관련한 역할을 가지고 있는지를 확인하고자 하였다. $M_1$ 수용체에서는 LYTTYL서열을 $M_2$ 수용체의 서열에 해당하는 LYTLYT로 mutation시켰으며 $M_2$ 수용체에서는 LYTLYT8서열을 $M_1$ 수용체의 서열에 해당하는 LYTTYL로 mutation시켰다. 이와같은 mutation은 $M_1$과 $M_2$ 수용체에서 효능제 carbachol의 수용체 결합친화력에 유의한 변화를 주지 않았다. 또한 $M_1$ 수용체에서의 mutation은 cyclic AMP 증가작용에 대한 coupling은 변화시키지 않고 phosphoinositides (PI) hydrolysis 촉진작용과 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 상승을 현저히 증가시켰다. 또한 $M_2$ 수용체에서의 mutation은 adenylate cyclase 억제에 대한 coupling은 변화시키지 않고 PI hydrolysis 촉진을 약간 증가 시켰다. 이상의 결과는 $M_1$과 $M_2$ 수용체에서 LYTTYL/LYTLYT 아미노산 서열의 차이는 두 수용체의 PI hydrolysis에 대한 coupling을 조절하는 역할을 하지만, 두 수용체 사이에서 ligand 결합과 신호전달계의 차이를 구분하는데 중요한 역할을 하지는 않는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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