• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권12호
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• pp.1636-1643
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• 2014

3-Hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase is an enzyme that catalyzes the second step in the biosynthesis of n-butanol from acetyl-CoA, in which acetoacetyl-CoA is reduced to 3-hydroxybutyryl-CoA. To understand the molecular mechanisms of n-butanol biosynthesis, we determined the crystal structure of 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase from Clostridium butyricum (CbHBD). The monomer structure of CbHBD exhibits a two-domain topology, with N- and C-terminal domains, and the dimerization of the enzyme was mostly constituted at the C-terminal domain. The mode of cofactor binding to CbHBD was elucidated by determining the crystal structure of the enzyme in complex with $NAD^+$. We also determined the enzyme's structure in complex with its acetoacetyl-CoA substrate, revealing that the adenosine diphosphate moiety was not highly stabilized compared with the remainder of the acetoacetyl-CoA molecule. Using this structural information, we performed a series of site-directed mutagenesis experiments on the enzyme, such as changing residues located near the substrate-binding site, and finally developed a highly efficient CbHBD K50A/K54A/L232Y triple mutant enzyme that exhibited approximately 5-fold higher enzyme activity than did the wild type. The increased enzyme activity of the mutant was confirmed by enzyme kinetic measurements. The highly efficient mutant enzyme should be useful for increasing the production rate of n-butanol.

• 생명과학회지
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• 제26권3호
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• pp.353-358
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• 2016

Thiolase는 두 분자의 acetyl-CoA를 중합하여 acetoacetyl-CoA를 생산하는 효소이다. 우리는 Clostridium butyricum 유래 thiolase (CbTHL)를 대장균에서 발현하고, 대량으로 정제하여 결정화에 성공하였다. 성장된 결정을 이용하여 엑스선회절 데이터를 획득하였으며, 3차원 입체구조를 2.0 Å으로 규명하였다. 전체적인 구조는 C. acetobutylicum 유래 thiolase (CaTHL)와 같은 type II biosynthetic thiolase와 매우 유사하다는 것을 확인하였다. CbTHL 구조를 CaTHL/CoA 복합체구조와 겹치기를 함으로써 활성화 잔기와 기질결합에 관여하는 잔기를 밝혀낼 수 있었다. CbTHL의 활성화부위는 3개의 잘 보존된 잔기인 Cys88, His349, Cys379로 구성되어 있으며, 이들 잔기는 각각, 공유결합친핵체, 일반염기, 2번째 친핵체의 역할을 하는 것으로 보인다. CbTHL에서 기질결합은, β-mercaptoethyamine과 pantothenic acid 부위는 타 thiolase와 매우 유사한 방법으로 안정화 되지만, ADP 부분은 타 thiolase와는 달리 매우 특이적인 잔기들을 사용한다. CbTHL 구조에서 가장 특징적인 것은 본 단백질이 가역적 이황화결합을 매개로 산화환원스위치를 통하여 그 활성을 조절한다는 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권2호
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• pp.476-487
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• 2021

고형분 70% 아크릴수지를 합성하기 위해 n-butyl methacrylate(BMA), methyl methacrylate(MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA) 및 acetoacetoxyethyl acrylate(AAEA)와 caprolactone acrylate(CLA)를 사용하여 공중합체의 유리전이온도(T_g)를 50 ℃로 조정하여 합성하였으며, 합성한 아크릴수지의 점도와 분자량은 수산기가(OH values)의 증가에 따라 증가되었다. 높은 고형분의 아크릴수지 합성에 적합한 반응개시제는 di-tert-amyl peroxide 이었으며, 최적의 합성조건은 반응 개시제 5 wt%, 연쇄이동제 4 wt%, 반응온도 140 ℃에서 적하시간은 4시간이었다. 합성수지의 구조는 FT-IR과 ¹H-NMR spectroscopy로 확인하였고, 수평균 분자량은 1900~2600, 분자량 분포도 1.4~2.1을 얻었다. 합성한 아크릴수지와 무황변성 폴리이소시아네이트인 hexamethylene diisocyanate trimer(Desmodur N-3300)의 NCO/OH 당량비를 1.2/1.0으로 조절하여 아크릴-우레탄 투명도료를 제조하였다. 도료의 물리적 특성으로 점도, 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택을 비교 검토한 결과 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택이 양호한 결과를 나타내었고, 특히 CLA를 10 % 도입한 도료는 부착성이 우수하고 낮은 점도와 높은 경도를 나타내었다.

• 분석과학
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• 제29권1호
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• pp.49-55
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• 2016

케톤체는 생체 에너지 생산과정이 탄수화물보다는 지방산의 의존도가 높을 때 생성되며, 과도한 분비는 당뇨병성 케토시스나 선천성 유전성 대사이상질환을 의심할 수 있는 근거가 된다. 따라서 이의 신속 정확한 분석법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 혈장을 제단백한 후 hydroxylamine을 가하여 60 ℃에서 30 분간 반응시켜 oximation 후 BSTFA를 가한 후 trimethylsilylation 유도체화하여 혈장 중에서 케톤체를 신속하게 정량할 수 있는 GC-MS/SIM 분석법을 개발하였다. 케톤체의 직선성의 범위는 0.001-250 μg/mL 이었고, 혈장에서의 검출한계는 0.1 pg 이었다. 직선성을 가지는 범위에서의 상관계수(R2)는 0.998-0.999이었고, 회수율은 1 μg/mL의 표준품을 첨가하였을 때 88.2-92.3 %, 10 μg/mL의 농도를 첨가하였을 때 89.5-94.8 % 였으며 RSD는 6.3-9.4 %였다. 이 분석법을 정상인과 케토시스 환자의 검체에 적용하여 벨리데이션 하였으며, 본 분석방법은 어린이나 성인의 당뇨성 케토시스나 여러 유전성대사질환 환자 중 케토시스를 보이는 환자의 혈장 중 β-hydroxybutyric acid/acetoacetic acid의 비를 계산하여 케톤체를 신속하고 효율적으로 임상검체 분석에 응용할 수 있음을 보여주었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.26-35
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• 2014

Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137 produces naturally different dithiolopyrrolone derivatives. The enzymatic activity of pyrrothine N-acyltransferase was determined to be responsible for the transfer of an acyl group from acyl-CoA to pyrrothine core. This activity was also reported to be responsible for the diversity of the dithiolopyrrolone derivatives. Based on this fact, nine dithiolopyrrolone derivatives were produced in vitro via the crude extract of Sa. algeriensis. Three of them have never been obtained before by natural fermentation: acetoacetyl-pyrrothine, hydroxybutyryl-pyrrothine, and dimethyl thiolutin (holomycin). Two acyltransferase activities, acetyltransferase and benzoyltransferase catalyzing the incorporation of linear and cyclic acyl groups to the pyrrothine core, respectively, were biochemically characterized in this crude extract. The first one is responsible for formation of acetyl-pyrrothine and the second for benzoyl-pyrrothine. Both enzymes were sensitive to temperature changes: For example, the loss of acetyltransferase and benzoyltransferase activity was 53% and 80% respectively after pre-incubation of crude extract for 60 min at $20^{\circ}C$. The two enzymes were more active in neutral and basal media (pH 7-10) than in the acidic one (pH 3-6). The optimum temperature and pH of acetyltransferase were $40^{\circ}C$ and 7, with a $K_m$ value of $7.9{\mu}M$ and a $V_{max}$ of $0.63{\mu}M/min$ when acetyl-CoA was used as limited substrate. Benzoyltransferase had a temperature and a pH optimum at $55^{\circ}C$and 9, a $K_m$ value of $14.7{\mu}M$, and a $V_{max}$ of $0.67{\mu}M/min$ when benzoyl-CoA was used as limited substrate.