LEE , DAE-HEE;JUN, WOO-JIN;YOON, JEONG-WEON;CHO, HONG-YON;HONG, BUM-SHIK
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.14
no.6
/
pp.1310-1317
/
2004
The extracellular production of 5-aminolevulinic acid (ALA) by recombinant E. coli BL21 harboring a fusion gene hemA was investigated in a fermenter. For this purpose, the effects of various physiological factors, such as isopropylthio$\beta$-D-galactopyranoside (IPTG) concentrations and the time of induction, on enzyme activity were studied. Optimum concentrations of glycine and succinic acid were found to be 30 mM and 90 mM, respectively. When the cells were permitted to grow for 2 h prior to the addition of 0.1 mM IPTG, the activity of ALA synthase was higher than when IPTG was initially added. A 36-fold increase in the activity was observed with only 0.1 mM IPTG added. The pH of the medium also influenced the ALA synthase activity with the maximal activity occurring at pH 6.5. In recombinant E. coli extracts, the repeated addition of glycine and D-glucose increased the production of ALA and the inhibited intracellular ALA dehydratase activity, with up to 32 mM ALA being produced in the cultivation.
KANG , DAE-KYUNG;KIM, SANG-SUK;CHI, WON-JAE;HONG, SOON-KWANG;KIM, HA-KUN;KIM, HYUN-UK
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.14
no.6
/
pp.1327-1332
/
2004
The hemA gene encoding 5-aminolevulinic acid synthase (ALAS) was cloned from Rhodobacter capsulatus, and its nucleotide sequence was determined. DNA sequencing data revealed one open reading frame coding for a protein with 401 amino acids that displayed high similarity to the amino acid sequences of other known ALASs. The hemA gene was then cloned and expressed under the control of constitutive promotor in E. coli. The recombinant E. coli strain was able to accumulate 5-aminolevulinic acid to 21 mM in the liquid medium supplemented with 45 mM glycine and 120 mM succinate. In addition, a marked effect of the pH of the culture medium on ALA production was observed, and the optimum pH for culture medium was determined to be 5.8-6.3.
We investigated photodynamic stress-induced antioxidant responses in transgenic rice overexpressing Bradyrhizobium japonicum 5-aminolevulinic acid synthase (ALA-S) coding sequence lacking plastidal transit sequence. High light of $350{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ decreased the quantum yield in the transgenic lines, C4 and C5, compared to that of wild-type line. By contrast, non-photochemical quenching (NPQ) levels of C4 and C5 under high light were higher than those of the transgenic lines under low light of $150{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ as well as wild-type line under low and high light. Greater levels of NPQ in the transgenic lines exposed to high light were in a close correlation with increases in the xanthophyll pigment, zeaxanthin. Under high light, levels of neoxanthin, violaxanthin, lutein, and ${\beta}$-carotene in the transgenic lines were lower than those in wild-type line. Taken together, nonphotochemical energy dissipation and photoprotectant xanthophyll pigments play a critical role to deal with the severe photodynamic damage in the transgenic rice plants, although they could not overcome the photodynamic stress, leading to severe photobleaching symptoms.
5-Aminolevulinate (ALA) synthase (E.C. 2.3.1.37), which mediates the pyridoxal phosphate-dependent condensation of glycine and succinyl-CoA, encoded by the Rhodobacter sphaeroides hemA gene, enables Escherichia coli strains to produce ALA at a low level. To study the effect of the enhanced C4 metabolism of E. coli on ALA biosynthesis, NADP-dependent malic enzyme (maeB, E.C. 1.1.1.40) was coexpressed with ALA synthase in E. coli. The concentration of ALA was two times greater in cells coexpressing maeB and hemA than in cells expressing hemA alone under anaerobic conditions with medium containing glucose and glycine. Enhanced ALA synthase activity via coupled expression of hemA and maeB may lead to metabolic engineering of E. coli capable of large-scale ALA production.
Screening, Identification and some cultural characteristics of ALA$({\delta}-aminolevulinic\;acid)$-producing photosynthetic bacteria were carried out for the optimal production of ALA, one of the bioherbicides. Among photosynthetic bacteria isolated from soil, marsh, pond, etc., KK-10 was the best producer of ALA and identified to be Rhodobacter capsulatus belonging to a typical group of nonsulfur purple bacteria. By addition of 15 mM LA (levulinic acid), an inhibitor of ALA dehydrase in cyclic tetrapyrrole biosynthesis, into culture broth at middle log phase of cell growths, ALA production was considerably increased to about 20-fold (28 mg/l). The combined supplementation of glycine and succinate, each with a concentration of 30 mM also enhanced production of ALA and activity of ALA synthase to about 50-fold (73 mg/l) and 2-fold, respectively. The isolated strain was able to produce upto 80 mg/l under the cultural condition optimized by addition 15 mM LA into the synthetic medium at four different points starting middle log phase.
The present study was conducted to determine plant growth and physiological responses of corn, barnyardgrass, and soybean to ALA (5-aminolevulinic acid). ALA effect on early seedling growth of test plants was greatly concentration dependant, suggesting that it inhibits at higher concentrations. No significant difference in herbicidal activity of two types of ALA on plant height and weight of test plants was observed. Barnyardgrass was the most sensitive to ALA and followed by corn and soybean, indicating that both crop plants were less affected by ALA concentration as well as different growth stages than barnyardgrass. Greatly reduced chlorophyll contents from leaves of three plant species were observed with increasing of ALA concentration. Compared with untreated controls, higher amounts of three tetrapyrroles were detected from three crop plants, indicating more accumulation in ALA-treated plants. The differential selectivity among plant species would be explained with the differences in tetrapyrrole accumulating capabilities, the susceptibility of various greening groups of plant species to the accumulation of various tetrapyrroles, and their metabolism in various plant tissues. The results indicate that negative biological potential of ALA exhibited differently on plant species, and that the photodynamic herbicidal activity against susceptible plants highly correlated with the extent of tetrapyrrole accumulation by the species.
The Rhodopseudomonas palustris KUGB306 hemA gene codes for 5-aminolevulinic acid (ALA) synthase. This enzyme catalyzes the condensation of glycine and succinyl-CoA to yield ALA in the presence of the cofactor pyridoxal 5'-phosphate. The R. palustris KUGB306 hemA gene in the pGEX-KG vector system was transformed into Escherichia coli BL21. The effects of physiological factors on the extracellular production of ALA by the recombinant E. coli were studied. Terrific Broth (TB) medium resulted in significantly higher cell growth and ALA production than did Luria-Bertani (LB) medium. ALA production was significantly enhanced by the addition of succinate together with glycine in the medium. Maximal ALA production (2.5 g/l) was observed upon the addition of D-glucose as an ALA dehydratase inhibitor in the late-log culture phase. Based on the results obtained from the shake-flask cultures, fermentation was carried out using the recombinant E. coli in TB medium, with the initial addition of 90 mM glycine and 120 mM succinate, and the addition of 45 mM D-glucose in the late-log phase. The extracellular production of ALA was also influenced by the pH of the culture broth. We maintained a pH of 6.5 in the fermenter throughout the culture process, achieving the maximal levels of extracellular ALA production (5.15 g/l, 39.3 mM).
Certain amino acids are essential precursors of a variety of important biomolecules in addition to their major function as protein building blocks. ${\delta}$-Aminolevulinic acid (ALA) is synthesized from the condensed form of succinyl-CoA with glycine after decarboxylation catalyzed by ALA synthase. The objective of the study was to determine the effects of ALA supplementation on growth performance, behavioral characteristics and hematological/immune status in nursery pigs. A total of 144 pigs weaned at 21 d of age were allotted to three dietary treatments representing (-) control (w/o antibiotics; NC), (+) control (w/carbadox at 50 mg/kg; PC), and the treatment group with ALA supplementation (0.05%; TA). Each treatment had 6 pens (replicates) with 8 pigs per pen. Pigs were fed phase 1 (21.9% CP, 1.40% Lys) and 2 (20.6% CP, 1.15% Lys) experimental diets for 3 and 2 wks, respectively. Feed intake and weight gain were measured weekly during phase 1 and at the end of phase 2. At the end of phase 2, blood samples were taken and analyzed using an automated hematology analyzer. Skin color and activity of pigs (48 h) from all pens in each treatment were measured at the second week of phase 2. Growth performance was not affected (p>0.05) by the dietary supplementation of ALA during the 5 wk nursery period. Pigs in the TA (6.46) and PC (6.68) had a higher (p<0.05) number of red blood cells ($10^6cell/{\mu}L$) than pigs in the NC (6.15). Pigs in PC (12.16) had a higher (p<0.05) hemoglobin level (g/dL) than pigs in the NC group (11.29) and the TA group (11.47). Pigs in the TA and PC had darker (p<0.05) and less (p<0.05) yellow skin color than pigs in the NC. Pigs in the PC tended (p = 0.081) to be less active than pigs in the other groups. There were no differences in behavioral characteristics between the NC and the TA. The data suggest that ALA supplementation has no adverse effects on growth performance of nursery pigs. Moreover, ALA supplementation increased red blood cell counts which may be beneficial to pigs.
Ji, Seon Yeong;Cha, Hee-Jae;Molagoda, Ilandarage Menu Neelaka;Kim, Min Yeong;Kim, So Young;Hwangbo, Hyun;Lee, Hyesook;Kim, Gi-Young;Kim, Do-Hyung;Hyun, Jin Won;Kim, Heui-Soo;Kim, Suhkmann;Jin, Cheng-Yun;Choi, Yung Hyun
Biomolecules & Therapeutics
/
v.29
no.6
/
pp.685-696
/
2021
In this study, we investigated the inhibitory effect of 5-aminolevulinic acid (ALA), a heme precursor, on inflammatory and oxidative stress activated by lipopolysaccharide (LPS) in RAW 264.7 macrophages by estimating nitric oxide (NO), prostaglandin E2 (PGE2), cytokines, and reactive oxygen species (ROS). We also evaluated the molecular mechanisms through analysis of the expression of their regulatory genes, and further evaluated the anti-inflammatory and antioxidant efficacy of ALA against LPS in the zebrafish model. Our results indicated that ALA treatment significantly attenuated the LPS-induced release of pro-inflammatory mediators including NO and PGE2, which was associated with decreased inducible NO synthase and cyclooxygenase-2 expression. ALA also inhibited the LPS-induced expression of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor (TNF)-α, interleukin (IL)-1β, and IL-6, reducing their extracellular secretion. Additionally, ALA abolished ROS generation, improved the mitochondrial mass, and enhanced the expression of heme oxygenase-1 (HO-1) and the activation of nuclear translocation of nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2) in LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages. However, zinc protoporphyrin, a specific inhibitor of HO-1, reversed the ALA-mediated inhibition of pro-inflammatory cytokines production and activation of mitochondrial function in LPS-treated RAW 264.7 macrophages. Furthermore, ALA significantly abolished the expression of LPS-induced pro-inflammatory mediators and cytokines, and showed strong protective effects against NO and ROS production in zebrafish larvae. In conclusion, our findings suggest that ALA exerts LPS-induced anti-inflammatory and antioxidant effects by upregulating the Nrf2/HO-1 signaling pathway, and that ALA can be a potential functional agent to prevent inflammatory and oxidative damage.
Ji, Seon Yeong;Kim, Min Yeong;Hwangbo, Hyun;Lee, Hyesook;Hong, Su Hyun;Cha, Hee-Jae;Kim, Heui-Soo;Kim, Suhkmann;Choi, Yung Hyun
Journal of Life Science
/
v.31
no.9
/
pp.818-826
/
2021
5-Aminolevulinic acid phosphate (5-ALA-p) is a substance obtained by eluting 5-ALA (a natural delta amino acid) with aqueous ammonia, adding phosphoric acid to the eluate, and then adding acetone to confer properties suitable for use in photodynamic therapy applications. However, its pharmacological efficacy, including potential mechanisms of antioxidant and anti-inflammatory reactions, remains unclear. This study aimed to investigate the effects of 5-ALA-p on oxidative and inflammatory stresses in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. Our data showed that 5-ALA-p significantly inhibited excessive phagocytic activity via LPS and attenuated oxidative stress in LPS-treated RAW 264.7 cells. Furthermore, 5-ALA-p improved mitochondrial biogenesis reduced by LPS, suggesting that 5-ALA-p restores mitochondrial damage caused by LPS. Additionally, 5-ALA-p significantly suppressed the release of nitric oxide (NO) and pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin (IL)-1β, and IL-6, which are associated with the inhibition of inducible NO synthase and respective cytokine expression. Furthermore, 5-ALA-p reduced the nuclear translocation of nuclear factor-kappa B (NF-κB) and inhibited phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), indicating that the anti-inflammatory effect of 5-ALA-p is mediated through the suppression of NF-κB and MAPK signaling pathways. Based on these results, 5-ALA-p may serve as a potential candidate to reduce inflammation and oxidative stress.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.