Kim, Byung-Hyuk;Kim, Dong-Ho;Choi, Jung-Woon;Kang, Zion;Cho, Dae-Hyun;Kim, Ji-Young;Oh, Hee-Mock;Kim, Hee-Sik
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권9호
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pp.1547-1554
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2015
The potential of microalgae biofuel has not been realized because of the low productivity and high costs associated with the current cultivation systems. In this study, a new low-cost and transparent attachment material was tested for cultivation of a filamentous algal strain, Stigeoclonium sp., isolated from wastewater. Initially, the different materials tested for Stigeoclonium cultivation in untreated wastewater were nylon mesh, polyethylene mesh, polypropylene bundle (PB), polycarbonate plate, and viscose rayon. Among the materials tested, PB led to a firm attachment, high biomass (53.22 g/m2, dry cell weight), and total lipid yield (5.8 g/m2) with no perceivable change in FAME profile. The Stigeoclonium-dominated biofilm consisted of bacteria and extracellular polysaccharide, which helped in biofilm formation and for effective wastewater treatment (viz., removal efficiency of total nitrogen and total phosphorus corresponded to ~38% and ~90%, respectively). PB also demonstrated high yields under multilayered cultivation in a single reactor treating wastewater. Hence, this system has several advantages over traditional suspended and attached systems, with possibility of increasing areal productivity three times using Stigeoclonium sp. Therefore, multilayered attached growth algal cultivation systems seem to be the future cultivation model for large-scale biodiesel production and wastewater treatment.
Prodigiosin as a high-valued compound, which is a microbial secondary metabolite, has the potential for antioxidant and anticancer effects. However, the large-scale production of functionally active Hahella chejuensis-derived prodigiosin by fermentation in a cost-effective manner has yet to be achieved. In the present study, we established carbon source-optimized medium conditions, as well as a procedure for producing prodigiosin by fermentation by culturing H. chejuensis using 10 L and 200 L bioreactors. Our results showed that prodigiosin productivity using 250 ml flasks was higher in the presence of glucose than other carbon sources, including mannose, sucrose, galactose, and fructose, and could be scaled up to 10 L and 200 L batches. Productivity in the glucose (2.5 g/l) culture while maintaining the medium at pH 6.89 during 10 days of cultivation in the 200 L bioreactor was measured and increased more than productivity in the basal culture medium in the absence of glucose. Prodigiosin production from 10 L and 200 L fermentation cultures of H. chejuensis was confirmed by high-performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analyses for more accurate identification. Finally, the anticancer activity of crude extracted prodigiosin against human cancerous leukemia THP-1 cells was evaluated and confirmed at various concentrations. Conclusively, we demonstrate that culture conditions for H. chejuensis using a bioreactor with various parameters and ethanol-based extraction procedures were optimized to mass-produce the marine bacterium-derived high purity prodigiosin associated with anti-cancer activity.
Grb2 is an adapter protein involved in the signal transduction and cell communication. The Grb2 is responsible for initiation of kinase signaling by Ras activation which leads to the modification in transcription. Ligand based pharmacophore approach was applied to built the suitable pharmacophore model for Grb2. The best pharmacophore model was selected based on the statistical values and then validated by Fischer's randomization method and test set. Hypo1 was selected as a best pharmacophore model based on its statistical values like high cost difference (182.22), lowest RMSD (1.273), and total cost (80.68). It contains four chemical features, one hydrogen bond acceptor (HBA), two hydrophobic (HY), and one ring aromatic (RA). Fischer's randomization results also shows that Hypo1 have a 95% significant level. The correlation coefficient of test set was 0.97 which was close to the training set value (0.94). Thus Hypo1 was used for virtual screening to find the potent inhibitors from various chemical databases. The screened compounds were filtered by Lipinski's rule of five, ADMET and subjected to molecular docking studies. Totally, 11 compounds were selected as a best potent leads from docking studies based on the consensus scoring function and critical interactions with the amino acids in Grb2 active site.
분자농업은 식물을 일종의 공장개념으로 확대 적용하여 산업적으로 가치가 높은 유용물질들을 대량생산하는 분야로 최근 많은 각광을 받고 있다. 그 중에서 벼 캘러스를 이용한 단백질 발현 시스템은 대량 배양이 가능하고 목적 단백질의 높은 발현율로 인한 산업화가 가능한 기술이다. 본 연구는 이러한 벼(Oryza sativa L.) 캘러스의 활용도를 높이기 위한 효율적인 형질전환 시스템을 구축하기 위해 수행되었다. 형질전환에 이용된 종자의 종피 제거 시 손을 이용함으로써 캘러스 유도율을 높여주었고, 6년 정도의 오래된 종자에서도 원활한 캘러스 유도가 가능하였다. 목적 유전자가 도입된 캘러스의 선발은 최소한 3주 이상의 배양기간을 필요로 하였고 가장 효율적인 것은 한번의 계대를 포함한 6주 배양 후 선발하는 것이었다. 이러한 선발은 유전자가 식물세포의 genomic DNA 안에 안정적으로 삽입되어 이루어졌음을 서던 블롯 분석 및 후대검정 등을 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 장기적이고 대량의 배양이 가능한 벼 캘러스의 효율적인 선발 시스템은 벼를 이용한 유용 재조합 단백질의 산업화에 실속있는 기술로 기여할 수 있을 것이다.
최근 신체의 손상된 조직 및 세포를 재생하기 위해 약물 전달이 가능한 생체재료에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 생체재료 개발을 위해 생체적합하며 생분해성이 뛰어난 천연고분자가 큰 각광을 받고 있다. 기존의 약물 전달을 위한 고정화 방법은 화학적 가교가 널리 이용되어 왔으나, 이 방법의 여러 단점들이 보고된 바 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 광반응성 천연고분자를 이용한 약물광고정화 방법이 연구되어 왔다. 본 글에서는 광고정화를 위해 합성되는 여러 광반응성 천연고분자의 종류 및 특성과 생체재료로써의 활용 방안을 소개하고자 한다.
Mishghan Zehra;Jiwon Heo;Jeong Min Chung;Clarissa L Durie
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권12호
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pp.1543-1551
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2023
The recently published high-resolution R388 T4SS structure provides exciting new details about the complete complex of T4SS, including the components making up the stalk and arches, numerous symmetry mismatches between regions of the complex, and an intriguing interpretation of the closed stalk and radial symmetry of the inner membrane complex, which is related to pilus biogenesis assembly. However, there are a few unidentified densities in the electron microscopy map and portions of the identified component sequences for which the structure is not yet known. It is also unclear how well this minimized DNA-transporting T4SS predicts the structure of other T4SSs, such as expanded systems and those that transport proteins rather than DNA. In this review, we evaluate what can be inferred from the recent high-resolution structure of the R388 T4SS with respect to the Cag and Dot/Icm systems. These systems were selected because, given what is currently known about these systems, we expect them to present most structural differences compared to the R388 T4SS structure. Furthermore, we discuss bacterial physiology and diversity, the T4SS structures and their variations between different bacterial species. These insights may prove beneficial for researchers who elucidate the structure and functions of T4SS in different bacterial species.
Kim, Jinwoo;Kim, Suhyun;Yongsung Kang;Jang, Ji-Youn;Kim, Jung-Gun;Lim, Jae-Yoon;Kim, Minkyun;Ingyu Hwang
한국식물병리학회:학술대회논문집
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한국식물병리학회 2003년도 정기총회 및 추계학술발표회
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pp.66.1-66
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2003
The aim of this study was to characterize the interactions of rice and Burkholderia glumae, a causal agent of bacterial grain rot of rice, at molecular levels using whole genomic sequences and to identify genes important for pathogenicity and symptom development. To do these, we sequenced whole genome of the bacterium and constructed cosmid clone profiles. We generated pools of mutants using various transposons and determined mutation sites by sequencing rescued plasmids. We focused on studying toxoflavin biosynthetic genes, quorum sensing regulation, and Hrp type III protein secretion systems. We found that two possible operons consisting of five genes are involved in toxoflavin biosynthesis and their expression is regulated by quorum sensing and LysR-type regulator, ToxR. We have isolated the nn PAI of B. glumae and characterized by mutational analyses. The hrp cluster resembled most the putative Type III secretion systems of B. pseudomallei, which is the causative agent of melioidosis, a serious disease of man and animals. The Hrp PAI core region showed high similarity to that of Ralstonia solanacearum and Xanthomonas campestris, however some aspects were dissimilar.
Effects of chaperones on mRNA stability and gene expression were studied in order to develop an efficient Escherichia coli expression system that can maximize gene expression. The stability of mRNA was modulated by introducing various secondary structures at the 5'-end of mRNA. Four vector systems providing different 5'-end structures were constructed, and genes encoding GFPuv and endoxylanase were cloned into the four vector systems. Primer extension assay revealed different mRNA half-lives depending on the 5'-end secondary structures of mRNA. In addition to the stem-loop structure at the 5'-end of mRNA, coexpression of dnaK-dnaJ-grpE or groEL-groES, representative heat-shock genes in E. coli, increased the mRNA stability and the level of gene expression further, even though the degree of stabilization was varied. Our work suggests that some of the heat-shock proteins can function as mRNA stabilizers as well s protein chaperones.
Kim, Hanhae;Joe, Anna;Lee, Muyoung;Yang, Sunmo;Ma, Xiaozhi;Ronald, Pamela C.;Lee, Insuk
Molecules and Cells
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제42권2호
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pp.166-174
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2019
Bacterial species in the genus Xanthomonas infect virtually all crop plants. Although many genes involved in Xanthomonas virulence have been identified through molecular and cellular studies, the elucidation of virulence-associated regulatory circuits is still far from complete. Functional gene networks have proven useful in generating hypotheses for genetic factors of biological processes in various species. Here, we present a genome-scale co-functional network of Xanthomonas oryze pv. oryzae (Xoo) genes, XooNet (www.inetbio.org/xoonet/), constructed by integrating heterogeneous types of genomics data derived from Xoo and other bacterial species. XooNet contains 106,000 functional links, which cover approximately 83% of the coding genome. XooNet is highly predictive for diverse biological processes in Xoo and can accurately reconstruct cellular pathways regulated by two-component signaling transduction systems (TCS). XooNet will be a useful in silico research platform for genetic dissection of virulence pathways in Xoo.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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