• BMB Reports
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• 제32권2호
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• pp.210-213
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• 1999

In Serratia marcescens, acetolactate produced by the catabolic acetolactate synthase (ALS) is converted into acetoin, its physiological role of which is to maintain intracellular pH homeostasis. In this study, the expression mode of catabolic ALS by aeration and branched-chain amino acids was examined by the ELISA method. The amount of catabolic ALS decreased approximately 93% under aerobic conditions. We also showed that the expression of catabolic ALS decreased approximately 34 % and 65 % in the presence of 2.5 mM and 10 mM leucine, respectively. The repression of catabolic ALS by leucine has not been reported previously. In contrast to leucine, catabolic ALS levels increased approximately 13% and 38% by treatment with 2.5 mM and 10 mM isoleucine, respectively, while valine alone did not have any significant effect on the synthesis of catabolic ALS. The amount of catabolic ALS was also reduced to approximately 32% and 45% in the presence of 10 mM Leu+Ile and Leu+Ile+Val, respectively. The regulatory mode of the Serratia catabolic ALS suggests that catabolic ALS may also have a role in supplying acetolactate as an intermediate of valine and leucine biosynthesis in addition to the maintenance of internal pH.

• 한국잡초학회지
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• 제17권1호
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• pp.66-70
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• 1997

(주)LG화학에서 개발중엔 LGC-40863은 벼에 대해 높은 안전성을 보이며 피 등 여러 잡초를 방제하는 신규제초제이다. LGC-40863은 관련 제초제나 식물에서의 효과 발현 증상으로 부터 acetolactate synthase(ALS)를 저해하는 것으로 추정된다. 본 연구에서는 LGC-40863의 ALS에 대한 영향을 알아보기 위하여 벼와 피로부터 추출한 ALS를 사용하여 $I_{50}$값과 효소반응속도를 조사하였다. LGC-40863의 $I_{50}$값은 14(벼), 16mM(피)였고, 대조약제로 사용한 imazapyr와 chlorsulfuron의 $I_{50}$값은 각각 12-15mM, 0.03-0.04mM였으므로 LGC-40863의 $I_{50}$값은 imazapyr와 유사하고 chlorsulfuron에 비해서는 약 400배 정도 높았다. 그리고 세 가지 약재 모두 벼와 피 간의 감수성 차이는 크지 않았다. 효소반응속도 면에서 살펴보면, LGC-40863은 벼와 피 모두 pyruvate에 대해 noncompetitive inhibition을 나타내었으며, chlorsulfuron과 imazapyr는 벼에서 각각 noncompetitive와 uncompetitive inhibition을 하는 것으로 나타났으므로 LGC-40863은 chlorsulfuron과 저해유형이 비슷하였다.

• 한국잡초학회지
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• 제16권2호
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• pp.122-131
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• 1996

옥수수 잎으로부터 추출한 ALS를 대상으로 하여 CHL과 IMA의 상호작용, ALS의 기질인 pyruvate 및 2-ketobutyrate에 대한 친화도, 저해양식의 차이 등을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. ALS 에 대한 CHL의 $I_{50}$값은 100nM이었으며 IMA의 값은 $5{\mu}M$로 나타나 CHL의 ALS 저해활성은 IMA보다 약 50배 정도 높았다. 2. ALS에 대한 시험관내에서의 실험에서 두 제초제의 동시처리시 상가적인 ALS의 저해효과가 나타났으나, 상호 순차적 체계처리의 경우에서는 먼저 처리한 제초제에 의한 저해효과가 지배적으로 나타났다. 3. 제초제에 의한 ALS 활성의 저해는 시험관내에서 10분 이내에 대부분 이루어졌다. 4. ALS의 활성은 분지아미노산에 의해 저해되었는데 Val과 Leu에 의한 저해가 Ile에 의한 저해보다 크게 나타났다. 또한 이들을 동시에 혼합처리하면 0.1mM의 농도에서도 ALS의 활성이 65% 정도 저하되었다. 5. 2-Ketobutyrate를 ALS의 기질로 첨가하면 pyruvate만을 기질로 사용하였을 때보다 측정가능한 ALS 활성이 2-ketobutyrate에 의해 농도의존적으로 감소되는 경향이었다. 6. ALS의 기질인 pyruvate에 대해 CH은 비경쟁적 저해제로 IMA는 반경쟁적 저해제로 작용하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권9호
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• pp.1258-1263
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• 2012

2,3-Butanediol (2,3-BD) is a major metabolite produced by Klebsiella pneumoniae KCTC2242, which is a important chemical with wide applications. Three genes important for 2,3-BD biosynthesis acetolactate decarboxylase (budA), acetolactate synthase (budB), and alcohol dehydrogenase (budC) were identified in K. pneumoniae genomic DNA. With the goal of enhancing 2,3-BD production, these genes were cloned into pUC18K expression vectors containing the lacZ promoter and the kanamycin resistance gene to generate plasmids pSB1-7. The plasmids were then introduced into K. pneumoniae using electroporation. All strains were incubated in flask experiments and 2,3-BD production was increased by 60% in recombinant bacteria harboring pSB04 (budA and budB genes), compared with the parental strain K. pneumoniae KCTC2242. The maximum 2,3-BD production level achieved through fed-batch fermentation with K. pneumoniae SGJSB04 was 101.53 g/l over 40 h with a productivity of 2.54 g/l.h. These results suggest that overexpression of 2,3-BD synthesis-related genes can enhance 2,3-BD production in K. pneumoniae by fermentation.

• BMB Reports
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• 제28권3호
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• pp.265-270
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• 1995

Acetolactate synthase (ALS, EC 4.1.3.18) is the first common enzyme in the biosynthesis of leucine, isoleucine, and valine. It is the target enzyme for several classes of herbicides, including the sulfonylureas, the imidazolinones, the triazolopyrimidines, the pyrimidyl-oxy-benzoates and the pyrimidyl-thio-benzens. The sulfonylurea-resistant ALS gene (SurB) from Nicotiana tabaccum [Lee et al. (1988) The EMBO J. 7, 1241-1248] was cloned into the bacterial expression plasmid pT7-7. The resulting recombinant plasmid pT7-ALS was used to transform an ALS-deficient Escherichia coli strain MF2000. MF2000 cells transformed with pT7-ALS grew in the absence of valine and isoleucine. ALS activities of 0.042 and 0.0002 ${\mu}mol/min/mg$ protein were observed in the crude extracts prepared from MF2000 cells transformed with plasmids pT7-ALS and pT7-7, respectively. In addition, the former crude extract containing mutant ALS was insensitive to inhibition by K11570, a new chemical class of herbicides. $IC_{50}$ values for K11570 were $0.13{\pm}0.01$ mM. For comparison, a plasmid pTATX containing the wild-type Arabidopsis thaliana ALS coding sequences was also expressed in MF2000. ALS activities of 0.037 ${\mu}mol/min/mg$ protein were observed, and the wild type ALS was sensitive to two different classes of herbicides, K11570 and ALLY, a sulfonylurea. $IC_{50}$ values for K11570 and ALLY were $0.63{\pm}0.07$ and $80{\pm}5.6$ nM, respectively. Thus, the results suggest that the sulfonylurea-resistant tobacco ALS was functionally expressed in the bacteria, and that K11570 herbicides bind to the regulatoty site of ALS enzymes.

• Applied Biological Chemistry
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• 제41권1호
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• pp.99-103
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• 1998

Triazolopyrimidine sulfonanilide (TP) 유도체는 널리 사용되고 있는 제초제 중의 하나이다. 우리는 TP 유도체 화합물의 골격을 이루고 있는 벤젠 고리를 pyrimidine 고리로 치환시킨 새로운 3 종류의 sulfonamide 유도체(TPP)를 합성하고, 보리에서 추출한 acetolactate synthase (ALS)의 저해 활성도를 측정한 결과 0.005 부터 2 mM 사이의$I_{50}$값을 얻었다. $I_{50}$ 값의 비교에서 pyrimidine 고리에 methyl기가 치환된 TPP 유도체는 methoxy기가 치환된 유도체 보다 높은 저해 활성도를 나타내었다. 또한 triazolopyrimidine 고리에 cyclopentano 고리로 치환된 TPP 유도체는 methyl- 및 phenyl가 치환된 유도체보다 우수한 저해 활성도를 보였다. 따라서 새로운 TPP 유도체의 제초 효력은 치환기에 의한 분자내 전자 분포 변화와 밀접한 관계가 있으나 치환기의 크기에 따른 입체적 장애 요인은 저해 활성도에 전혀 영향이 없음을 알 수 있었다.

• 한국잡초학회지
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• 제15권1호
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• pp.54-62
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• 1995

분지 아미노산 생합성 효소인 ALS의 활성(活性)을 억제하는 sulfonylurea계 2약제 및 imidazolinone계 2약제를 대상으로 32초종에 대한 약제별 살초(殺草) 반응성 및 옥수수, 밀, 콩의 ALS 활성(活性) 억제 반응성을 통하여 ALS 활성(活性) 억제작용(抑制作用)과 살초작용(殺草作用)의 관계를 조사하였다. 1. Sulfonylurea계의 2가지 제초제(除草劑)들의 살초(殺草)스펙트럼은 적은 처리량에서도 매우 넓었으며, 내성(耐性)을 보였던 식물은 발아전 토양처리에서 밀, 보리, 개밀, 메귀리 등이었고, 발아 후 경엽처리에서 밀, 보리, 까마중, 왕바랭이, 개밀, 미국개가장, 메귀리 등이었다. 2. Imidazolinone계 2종의 제초제(除草劑)들에 대하여 내성(耐性)을 보였던 식물은 발아 전 처리에서 콩, 자귀풀, 도깨비바늘, 메귀리, 개밀 등이었고, 발아후 처리에서 콩, 자귀풀, 크로바 등으로 두과식물이었다. 3. Sulfonylurea 및 imidazolinone계 제초제(除草劑)들에 대하여 공통적으로 감수성(感受性)인 식물은 옥수수와 수수, sulfonylurea계에 감수성(感受性)을 보이면서 imidazolinone계에 내성(耐性)을 보였던 식물은 콩, 크로바, 자귀풀 등 두과식물이었다. 이와 대조적으로 sulfonylurea계에 내성(耐性)을 보이면서 imidazolinone계에 감수성(感受性)을 보였던 식물은 밀과 보리, 공통적으로 내성(耐性)을 보였던 식물은 개밀등 이었다. 4. Sulfonylurea계 약제에 대하여 온실 실험에 서 얻은 초종별 $GI_{50}$ 값과 각 초종으로부터 추출한 ALS 활성(活性) 억제 $IC_{50}$ 값은 경향이 일치하지 않았다. 5. Imidazolinone계 약제에 대하여 온실 실험에서 얻은 초종별 $GI_{50}$ 값과 각 초종으로부터 추출한 ALS 활성(活性) 억제 $IC_{50}$ 값은 경향이 유사(類似)하였다.

• 대한화학회지
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• 제42권3호
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• pp.306-314
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• 1998

Acetolactate synthase(ALS)는 박테리아, yeast, 그리고 고등 식물에서 가지를 가진 아미노산 Val, Leu, Ile의 생합성에 공통적으로 관여하는 필수적인 효소이다. 최근에 개발된 sulfonylurea, imidazolinone, triazolopyrimidine, 그리고 pyrimidyl-oxy-benzoate계 제초제들은 구조적으로 상호 유사성이 없음에도 불구하고 모두 ALS를 작용 표적으로 한다. Triazolopyrimidine(TP)계의 새로운 유도체들을 합성하여 보리의 ALS에 대해 저해활성을 측정하였다. 활성을 나타낸 저해제들의 $IC_{50}값은 3.2nM-0.62mM로 몇 개의 유도체는 뛰어난 활성을 보였다. 보리 ALS에 대해 triazolopyrimidine 유도체 TP4의 저해활성은 반응 시간이 증가함에 따라 증가하였고, 혼합형 저해유형을 보여주었다. TP4와 imidazolinone 제초제인 Cadre, 그리고 feedback 저해제인 Leu에 대한 dual inhibition 실험 결과 모두 평행한 kinetic pattern이 얻어져 이들 저해제의 결합 부위가 최소한 부분적으로 중복되는 부분이 있음을 시사했다. ALS의 Tyr의 변형은 TP4에 의한 저해 효과를 감소시키는 반면 Trp과 Cys 변형은 TP4의 결합에 영향을 나타내지 않았다.

• 농약과학회지
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• 제13권4호
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• pp.290-297
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• 2009

본 연구는 한국에서 발생하고 있는 설포닐우레아계 제초제 저항성 및 감수성 물달개비의 ALS 염기서열 분석에 의한 ALS 유전자의 특성과 제초제 저항성 메카니즘을 구명하기 위하여 실시하였다. 감수성 및 저항성 두 계통의 biotype에서 815개의 염기서열을 분석하였다. 분석된 염기서열에서 감수성 biotype으로부터 4개 clone, 저항성 계통으로부터 15개 clone, 총 19개의 clone들을 크게 4 group으로 분류할 수 있었다. 첫 번째 group은 저항성 및 감수성 biotype의 ALS 유전자 염기서열이 차이가 없었으며, 두 번째 그룹은 아미노산 197번째의 proline이 DNA의 점돌연변이(point mutation)에 의해 serine으로 변화된 부분이다. 세 번째 group은 6곳에서 점돌연변이에 의한 아미노산치환이 발생하였으며, 네 번째 group는 첫 번째 group과 세 번째 group 중간적 특성으로 3곳에서 염기서열 점돌연변이에 의해 아미노산 치환이 있었다. 따라서 하나의 물달개비 식물체에서 여러 가지 형태의 ALS 유전자가 존재할 수 있으며, 물달개비 저항성 biotype의 ALS 유전자는 Domain A 부분에 있는 아미노산 197번째 proline이 염기서열 변화에 의해 serine으로 돌연변이 되었다.

• 대한화학회지
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• 제43권4호
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• pp.461-468
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• 1999

Acetolactate synthase (ALS)는 가지를 가진 필수아미노산 Val, Leu, Ile의 생합성 과정에서 공통적으로 작용하는 효소이다. ALS는 서로 구조적 유사성이 없는triazolopyrimidine, imidazolinone,sulfonylurea, 그리고 pyrimidyl-oxy-benzoate 제초제들의 공통적인 작용 표적이다. 보리로부터 부분 정제한 ALS를 이용하여 새로이 합성한 triazolopyrimidine sulfonamide 유도체들의 저해 활성을 측정하였다. 활성을 가진 유도체들의 $IC_{50}$ 값은 0.5nM∼8${\mu}M$ 범위였으며, 그 중에서 탁월한 저해 활성을 갖는 것은 TP1과TP2 유도체로 $IC_{50}$ 값은 각각 0.5 nM과 1.6 nM이였다. 이 저해제들은 기존의 상품화된 제초제인 Metosulam ($IC_{50}$;3.6 nM), Flumetsulam ($IC_{50}$;126 nM), 그리고 Cadre ($IC_{50};4 {\mu}M$)에 비해 보리 ALS에 대한 저해 활성이 보다 우수하였다. 보리 ALS에 대한 TP2의 저해 활성은 반응시간이 증가함에 따라 증가하였고, 혼합형 저해 유형을 보였다. TP2와 imidazolinone 계열의 제초제인 Cadre, 그리고 되먹임(feedback) 저해제인 Leu에 대한 이중저해 (dual inhibition) 실험 결과 TP2와 Cadre의 경우는 평행한 반응속도론적 형태가 그러나 TP2와 Leu의 경우는 한 점에서 만나는 반응속도론적 헝태가 얻어졌다. 이는 TP2와 Cadre의 결합 부위가 최소한 부분적으로 중복되고 있음을 시사한다. Cys 잔기에 대한 화학적 변형은 TP2와 Cadre의 결합에는 영향을 미치지 않으나, Leu의 결합에는 영향을 미쳤다.