• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권2호
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• pp.136-139
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• 2009

Avermectin and its analogs are major commercial antiparasitic agents in the fields of animal health, agriculture, and human infections. Previously, comparative transcriptome analysis between the low-producer S. avermitilis ATCC31267 and the high-producer S. avermitilis ATCC31780 using a S. avermitilis whole genome chip revealed that 50 genes were overexpressed at least two-fold higher in S. avermitilis ATCC31780. To verify the biological significance of some of the transcriptomics-guided targets, five putative regulatory genes were individually cloned under the strong-and-constitutive promoter of the Streptomyces expression vector pSE34, followed by the transformation into the low-producer S. avermitilis ATCC31267. Among the putative genes tested, three regulatory genes including SAV213, SAV3818, and SAV4023 exhibited stimulatory effects on avermectin production in S. avermitilis ATCC31267. Moreover, overexpression of SAV3818 also stimulated actinorhodin production in both S. coelicolor M145 and S. lividans TK21, implying that the SAV3818, a putative TetR-family transcriptional regulator, could be a global upregulator acting in antibiotic production in Streptomyces species.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권3호
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• pp.534-538
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• 2007

Avermectin and its analogs are major commercial antiparasitic agents in the fields of animal health, agriculture, and human infections. To increase our understanding about the genetic mechanism underlying avermectin overproduction, comparative transcriptomes were analyzed between the low producer S. avermitilis ATCC31267 and the high producer S. avermitilis ATCC31780 via a S. avermitilis whole genome chip. The comparative transcriptome analysis revealed that fifty S. avermitilis genes were expressed at least two-fold higher in S. avermitilis ATCC31780. In particular, all the avermectin biosynthetic genes, including polyketide synthase (PKS) genes and an avermectin pathway-specific regulatory gene, were less expressed in the low producer S. avermitilis ATCC31267. The present results imply that avermectin overproduction in S. avermitilis ATCC31780 could be attributed to the previously unidentified fifty genes reported here and increased transcription levels of avermectin PKS genes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권9호
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• pp.1563-1567
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• 2007

AfsKav is a eukaryotic-type serine/threonine protein kinase, required for sporulation and avermectin production in Streptomyces avermitilis. In terms of their ability to complement SJW4001 (${\Delta}afsK$-av), afsK-av mutants T165A and T168A were not functional, whereas mutants T165D and T168D retained their ability, indicating that Thr-165 and Thr-168 are the phosphorylation sites required for the role of AfsKav. Expression of the S-adenosylmethione synthetase gene promoted avermectin production in the wild-type S. avermitilis, yet not in the mutant harboring T168D or T165D, demonstrating that tandem phosphorylation on Thr-165 and Thr-168 in AfsKav is the mechanism modulating avermectin production in response to S-adenosylmethione accumulation in S. avermitilis.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.279-286
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• 2009

방선균은 다양한 생리활성 물질을 이차대사산물로 생산하는 산업적으로 매우 유용한 미생물이다. 이에 따라 많은 연구진들이 방선균에 대한 분자생물학적 연구와 산업적 이용에 대한 연구들을 수행하고 있다. 방선균 중에서도 S. avermitilis는 강력한 구충효과가 있는 avermectin을 생산하지만, 또한 포유동물 세포의 미토콘드리아에서 산화적 인산화반응을 억제하는 oligomycin도 함께 생성된다. 따라서 S. avermitilis에서 oligomycin의 생성을 제거시키기 위하여 oligomycin synthetase gene을 disruption 시키기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 S. avermitilis로부터 cloning 한 oligomycin synthetase gene (olmA5)의 중앙부분에 apramycin resistance gene을 끼워 넣어 integration vector로 구축한 후에 S. avermitilis의 chromosomal DNA와의 homologous recombination에 의하여 olmA5 gene의 disruption을 유도하였다. Disruption mutants (olmA5::apra)는 PCR을 통해 olmA5 gene의 위치에 apramycin resistance gene이 존재하는 것으로 확인하였고, 또한 HPLC 분석을 통해 oligomycin 생합성이 완전히 제거된 것임을 확인하였다. 그러나 disruption mutant (olmA5::apra)를 이용하여 avermectin 만을 생산할 수 있었으나, avermectin의 생산량에는 거의 변화가 없었다. 이러한 mutants는 산업적으로 avermectin을 생산하기 위한 균주 개량의 훌륭한 source가 될 수 있을 것이다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.195-198
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• 2000

Production of eight avermectin components was improved in Streptomyces avermitilis wild type strain (ATCC31267) and high producing mutant strain (ATCC31780) when transformed with a foreign regulatory gene, afsR2 of Streptomyces lividans. Wild type and the high producing strain of S. avermitilis transformed with multiple copies of afsR2 improved total avermectin productions by 2.3 fold and 1.5 fold, respectively. In both of wild type and the high producing transformants carrying afsR2, glycerol was proved to be the best carbon source for the stimulation of avermectin production.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권3호
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• pp.211-215
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• 2006

S. lividans에서 클로닝된 조절유전자인 afsR2를 과발현시 나타나는 up-regulated protein과 down-regulated protein 관련 유전자들을 proteomics 방법으로 선별하였고[3], 이를 방선균 발현벡터인 pSE34를 이용하여 제작된 pPNP, pGPD를 S. avermitilis에 형질전환시켜 avermectin 및 이차대사산물의 생산량 차이를 비교 분석하였다. 그 결과 up-regulated protein으로 예상되던 PNP는 wild-type S. avermitilis에서만 제한적으로 avermetin-type 대사산물의 생산성 향상을 촉진시켰으며, 이와 반대로 down-regulated protein으로 예상되었던 GPD는 avermectin-type 대사산물의 생산량을 wild type S. avermitilis에서는 4배, over-producer S. avermitilis에서는 2.5배 증가시켰다. 본 연구결과는, 방선균 조절 단백질들이 이차대사산물의 종류 및 생합성 기작에 따라 전혀 다르게 작용될 수 있음을 암시하며, 향후 이들 조절 단백질들에 대한 보다 구체적인 분자수준에서의 연구 필요성을 제시하고 있다.

• 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.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권2호
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• pp.101-109
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• 2004

Streptomyces avermitilis가 생산하는 이차대사산물인 avermectin $B_{la}$ (AVM $B_{la}$ /)의 생산성을 향상시키고자, 고생산성 균주를 융합파트너로 이용하여 원형질체 융합에 필요한 기본 실험조건을 확립하였고, 대량 선별시스템을 이용하여 다양한 융합균주들을 선별하였다. 특별한 표지인자가 없는 경우에도 원형질체 융합에 의해 유전자재조합체들을 선별할 수 있는 방법을 개발하였다. 즉 고생산성 균주의 원형질체(L-isoleucine유사체인 O-methylthreoiune또는 azaleucine에 대한 저항성 변이주의 원형질체를 치사율이 약 95%정도 되도록 UV나 NTG로 각 원형질체를 돌연변이시킨 후, 융합을 시도하여 재생된 변이주를 원형질 융합된 유전자재조합체로 간주하는 방법을 고안하였다. 돌연변이원으로 UV를 이용할 경우 대부분의 유전자재조합 균주들의 AVM $B_{la}$ 생산성이 융합 모균주들에 비해 높게 나타났으며, 주목할 만하게도 최고 3배 정도 향상된, 거의 산업용 균주의 생산성을 갖는 균주들을 선별할 수 있었다.

• Journal of Microbiology
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• 제43권3호
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• pp.277-284
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• 2005

The avermectins are composed of eight compounds, which exhibit structural differences at three positions. A family of four closely-related major components, A1a, A2a, B1a and B2a, has been identified. Of these components, B1a exhibits the most potent antihelminthic activity. The coexistence of the '1' components and '2' components has been accounted for by the defective dehydratase of aveAI module 2, which appears to be responsible for C22-23 dehydration. Therefore, we have attempted to replace the dehydratase of aveAI module 2 with the functional dehydratase from the erythromycin eryAII module 4, via homologous recombination. Erythromycin polyketide synthetase should contain the sole dehydratase domain, thus generating a saturated chain at the C6-7 of erythromycin. We constructed replacement plasmids with PCR products, by using primers which had been derived from the sequences of avermectin aveAI and the erythromycin eryAII biosynthetic gene cluster. If the original dehydratase of Streptomyces avermitilis were exchanged with the corresponding erythromycin gene located on the replacement plasmid, it would be expected to result in the formation of precursors which contain alkene at C22-23, formed by the dehydratase of erythromycin module 4, and further processed by avermectin polyketide synthase. Consequently, the resulting recombinant strain JW3105, which harbors the dehydratase gene derived from erythromycin, was shown to produce only C22,23-unsaturated avermectin compounds. Our research indicates that the desired compound may be produced via polyketide gene replacement.

• 미생물학회지
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• 제37권2호
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• pp.158-163
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• 2001

Avermectin B1a의 생산성 향상을 위하여 무기인의 영향을 조사하고, 주요 유기질소원의 최적농도를 response surface methodology를 적용하여 구하였다. 1.5 g/ι의 농도로 무기인을 아버멕틴 생산배지에 첨가하였을 때 B1b 성분의 구성비가 5.8%에서 3%로 감소하였으며 B1a 생성은 영향을 받지 않았다. 배지의 주요성분인 대두분, 면실분, 효모추출물 중 아버멕틴 생성에 가장 큰 영향을 끼치는 유기질소원은 대두분이었다. 실험실 규모 발효조에서 Streptomyces avermifilis YA99-40의 유가식 회분배양에 의해 아버멕틴 생산성을 회분배양에 비해 44.8% 증가시킬 수 있었다. 발효조 배양시작 후 136, 206 시간에 각각 30, 20 g/ι의 당을 추가하는 유가식 회분배양을 실시하였을 때 B1a 성분의 최대 생산성은 회분배양 대비 86.3% 증가하였으며 생성된 총 아버멕틴 중 B1a의 구성비율도 화분배양에 비해 38%에서 45%로 향상되었다. 이 같은 결과는 산업적인 규모로 아버멕틴의 생산성을 향상시키는데 유용하게 적용시킬 수 있다.