• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권11호
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• pp.1471-1478
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• 2022

2'-Fucosyllactose (2'-FL), the most abundant fucosylated oligosaccharide in human milk, has multiple beneficial effects on human health. However, its biosynthesis by metabolically engineered Escherichia coli is often hampered owing to the insolubility and instability of α-1,2-fucosyltransferase (the rate-limiting enzyme). In this study, we aimed to enhance 2'-FL production by increasing the expression of soluble α-1,2-fucosyltransferase from Helicobacter pylori (FucT2). Because structural information regarding FucT2 has not been unveiled, we decided to improve the expression of soluble FucT2 in E. coli via directed evolution using a protein solubility biosensor that links protein solubility to antimicrobial resistance. For such a system to be viable, the activity of kanamycin resistance protein (Kan^R) should be dependent on FucT2 solubility. Kan^R was fused to the C-terminus of mutant libraries of FucT2, which were generated using a combination of error-prone PCR and DNA shuffling. Notably, one round of the directed evolution process, which consisted of mutant library generation and selection based on kanamycin resistance, resulted in a significant increase in the expression level of soluble FucT2. As a result, a batch fermentation with the ΔL M15 pBCGW strain, expressing the FucT2 mutant (F#1-5) isolated from the first round of the directed evolution process, resulted in the production of 0.31 g/l 2'-FL with a yield of 0.22 g 2'-FL/g lactose, showing 1.72- and 1.51-fold increase in the titer and yield, respectively, compared to those of the control strain. The simple and powerful method developed in this study could be applied to enhance the solubility of other unstable enzymes.

• Molecules and Cells
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• 제26권5호
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• pp.443-453
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• 2008

The Bric-a-brac, Tramtrack, Broad-complex (BTB) domain is a protein-protein interaction domain that is found in many zinc finger transcription factors. BTB containing proteins play important roles in a variety of cellular functions including regulation of transcription, regulation of the cytoskeleton, protein ubiquitination, angiogenesis, and apoptosis. Here, we report the cloning and characterization of a novel human gene, KLHL31, from a human embryonic heart cDNA library. The cDNA of KLHL31 is 5743 bp long, encoding a protein product of 634 amino acids containing a BTB domain. The protein is highly conserved across different species. Western blot analysis indicates that the KLHL31 protein is abundantly expressed in both embryonic skeletal and heart tissue. In COS-7 cells, KLHL31 proteins are localized to both the nucleus and the cytoplasm. In primary cultures of nascent mouse cardiomyocytes, the majority of endogenous KLHL31 proteins are localized to the cytoplasm. KLHL31 acts as a transcription repressor when fused to GAL4 DNA-binding domain and deletion analysis indicates that the BTB domain is the main region responsible for this repression. Overexpression of KLHL31 in COS-7 cells inhibits the transcriptional activities of both the TPA-response element (TRE) and serum response element (SRE). KLHL31 also significantly reduces JNK activation leading to decreased phosphorylation and protein levels of the JNK target c-Jun in both COS-7 and Hela cells. These results suggest that KLHL31 protein may act as a new transcriptional repressor in MAPK/JNK signaling pathway to regulate cellular functions.

• 생명과학회지
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• 제18권11호
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• pp.1507-1512
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• 2008

오랜 기간 동안의 연구에도 불구하고 사람에 특이적으로 장티푸스를 유발하는 S. typhi는 실험동물을 대상으로 하는 감염모델이 확립되어 있지 않기 때문에 S. typhi의 병원성 유발기작에 관한 정보는 부족하다. S. typhi Ty2 균주는 최소배지에서 시스테인의 영양요구성을 지닌다. 본 연구에서는 시스테인 영양요구성이, S. typhi Ty2 균주가 실험동물에서 균체형성을 하는데 어떤 영향을 미치는지를 조사하기 위해 시스테인 영양요구성을 상보할 수 있는 유전자를 찾고자 하였다. S. typhimurium의 genomic library로 형질전환된 S. typhi 균들 중 시스테인을 함유하지 않은 최소배지에서 생육을 하는 3개의 형질전환 균주를 선별하였으며, 이들 중 2개는 S. typhi의 시스테인 영양요구성을 아주 약하게 상보하였고 하나는 명확하게 시스테인의 영양요구성을 상보하였다. 이 클론에 포함되어져 있는 3개의 ORF의 시스테인 영양요구성을 분석한 결과, STM1490을 가진 클론이 S. typhi의 시스테인 영양요구성을 상보하였다. 비록 S. typhi에도 STM1490에 해당하는 유전자가 존재하지만 S. typhimurium의 STM1490에 해당하는 ORF와 비교하였을 때 2개의 아미노산 잔기가 서로 달랐다. 이들의 차이가 시스테인 영양요구성을 보이는 것은 아닌지 확인하기 위해 Overlapping PCR을 통해 S. typhimurium의 STM1490 아미노산(H229Y, C246W)을 치환하였다. 아미노산을 바꾼 돌연변이체도 역시 시스테인 영양요구성을 상보할 수 있어서 아미노산의 차이는 아닌 것을 확인되었으므로 그 외의 다른 인자들이 영양요구성에 관여하는 것으로 추정되었고 후속연구에서 그인자를 찾을 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국패류학회지
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• 제20권2호
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• pp.165-169
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• 2004

본 연구를 통해서 http://chimp.kribb.re kr/mollusks 에 연체동물 전용 서열 BLAST 데이터베이스가 구축되었다. 예비실험을 통해 본 결과와 마찬가지로 연체동물을 대상으로 한 유전자 정보만을 매우 빠른 속도로 얻을 수 있었다. 본 시스템을 사용하여 앞으로 많은 연구가 진행되어질 연체동물 유전자 연구 및 EST 연구에 많은 도움이 되리라고 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제40권4호
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• pp.348-354
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• 2004

사람의 모유에 많이 함유된 human lactoferrin(hLF)은 항균 및 항 바이러스 작용이 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 hLf를 메탄올자화 효모인 Pichia pastoris에 cloning하고 그 발현을 RT-PCR, Northern blotting, SDS-PAGE및 Western blotting으로 확인하였다. 그 결과 2.1 kb의 hLf 유전자가 P.pastoris의 염색체 DNA로 끼어들어가 안정적으로 hLf를 발현하였다. 이 재조합 P.pastotis로부터 hLf를 포함하는 세포 추출액을 얻어 항균 작용을 연구하였다. 발현된 재조합 hLf는 Staphylococcus aureus, Micrococcus flavus 등의 그람 양성균에 대해 강력한 항균작용을 보일 뿐만 아니라 그람 음성 동물성 병원균인 Pseudomonas fluorescens ID 9631, E. coli ATCC8739, 25922,35 등과 Salmonella typhimurium 114,115 등 다양한 균에 대해서도 강력한 항균작용을 보였다. 이는 재조합 hLf가 생물학적 활성이 있다는 것을 보여준다.

• 한국패류학회지
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• 제28권4호
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• pp.377-384
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• 2012

The importance of biological resources has been gradually increasing, and mollusks have been utilized as main fishery resources in terrestrial ecosystems. But little is known about genomic and transcriptional analysis in mollusks. This is the first report on the transcriptomic profile of Meretrix lusoria. In this study, we constructed cDNA library and determined 542 of distinct EST sequences composed of 284 singletons and 95 contigs. At first, we identified 180 of EST sequences that have significant hits on protein sequences of the exclusive Mollusks database through BLASTX program and 343 of EST sequences that have significant hits on NCBI NR database. We also found that 211 of putative sequences through local BLAST (blastx, E < e-10) search against KOG database were classified into 16 functional categories. Some kinds of immune response related genes encoding allograft inflammatory factor 1 (AIF-1), B-cell translocation gene 1 (BTG1), C-type lectin A, thioester-containing protein and 26S proteasome regulatory complex were identified. To determine phylogenetic relationship, we identified partial sequences of four genes (COX1, COX2, 12S rRNA and NADH dehydrogenase) that significantly matched with the mitochondrial genomes of 3 species-Ml (Meretrix lusoria), Mp (Meretrix petechialis) and Mm (Meretrix meretrix). As a result, we found that there was a little bit of a difference between sequences of Korean isolates and other known isolates. This study will be useful to develop breeding technology and might also be helpful to establish a classification system.

• 대한생식의학회:학술대회논문집
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• 대한불임학회 2001년도 제2차 연수강좌
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• pp.195-205
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• 2001

태반 영양배엽 (trophoblast)은 포유동물의 발생과정 중 가장 먼저 분화되는 세포로서, 자궁환경내에서 배아가 착상, 발생, 및 분화하기 위해서 반드시 필요한 태반을 형성하는 색심적인 세포이다. 영양배엽 세포의 분화과정중의 결함은 배아의 사산이나 임신질환 등의 치명적 결과를 초래한다. 하지만, 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 분자생물학적인 메카니즘은 아직 규명되지 않고 있다. 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 경로를 규경하기 위한 선결과제는 분화된 영양배엽 세포에서만 발현하는 많은 유전자들이 밝혀져야만 한다. 본 연구팀은 최근에 분화된 영양배엽 세포에서만 발현하는 두 종류의 새로운 유전자들을 찾았다. 한 종류는 homeobox를 보유하고 있는 조절 유전자 Psx이고, 다른 한 종류는 임신호르몬인 태반 프로락틴 라이크 단백질 유전자 PLP-C${\beta}$이다. 본 연구과제의 목표는 이들 유전자의 기능과 조절 메카니즘을 규명함으로써, 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 조절경로를 밝히는 것이다. 이를 위하여 다음과 같은 일련의 연구를 수행할 것이다. 1) Psx 유전자가 분화된 영양배엽 세포에서만 발현케 하는 조절 메카니즘을 규명하기 위해 functional assays, in vitro footprinting, gel mobility shift assays, 생쥐형질전화, UV crosslinking, Southwestern blot 등의 방법을 통해 Psx 유전자의 cis-acting 요인과 trans-acting factor를 밝혀 분석한다. 2) 영양배엽 세포의 분화조절 경로를 규명하기 위해 random oligonuclotide library screening, DD-PCR, subtractive screening 등의 방법을 이용하여 Psx 유전자에 의해 조절되는 하부유전자를 밝힌다. 3) Psx 유전자를 knock-out시켜 영양배엽 세포가 발달 및 분화하는데 미치는 역할을 밝힌다. 4) Yeast two-hybrid screening방법을 이용하여 태반 프로락틴 유전자의 수용체를 찾아 이들의 신호전달 기전을 밝힌다. 제1차년 연구결과로서, mouse와 rat으로부터 각각 Psx 유전자의 genomic DNA를 클로닝하여, 유전자 구조를 비교한 결과, mouse Psx (mPsx2)는 4개의 exons으로 이루어져 있는 반면에, rat Psx (Psx3)는 3개의 exons으로 구성되어 있었다. 즉, rPsx3는 mPsx2의 exon1이 없었다. Notrhern blot과 in situ hybridization 분석에 의해 mouse와 rat에서 Psx 유전자가 다르게 발현 조절되는 현상을 밝혔다. 실제로 mPsx2와 rPsx3의 5'-flanking지역을 클로닝하여 염기서열 분석 결과 전혀 homology를 찾을 수 없었다. 또한, 이들 각각 promoter의 activity를 luciferase reporter를 이용하여 조사한 결과 Rcho-1 trophoblast cells에서 각기 다른 activity를 보여 주는 것을 발견하였다. Psx 유전자의 transcription start sites는 Primer extension에 의해 밝혔다. 또한 Psx2 유전자를 knock-out 시키기 위해 targeting vector를 Osdupde1에 제작하였다. 본 과제를 시작할 때 새로운 프로락틴 유전자 하나를 클로닝하여 이 유전자를 PLP-I라고 이름을 붙였다. 이 후 이 유전자 (PLP-I)는 PLP-C${\beta}$라고 이름을 붙이게 되었다. Mouse PLP-C${\beta}$ 유전자의 counterpart를 rat에서 찾아 염기서열을 비교한 결과 mouse와 rat에서 PLP-C${\beta}$유전자의 homology는 약 79% (amino acid level)였다. 본 연구과정을 통해 또 하나의 새로운 PLP-C subfamily member를 mouse로부터 클로닝 하였고, 이 유전자를 PLP-C${\gamma}$라 하였다. PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$의 발현 유형은 Northern blot과 in 냐셔 hybridization 분석에 의해 태반의 제한된 spongitrophoblast와 trophoblast giant cells에서만 발현하는 것을 밝혔다. 놀랍게도 이들 두 새로운 유전자는 alternative splicing에 의해 두 종류의 isoform이 있음을 밝혔다. PLP family member 유전자로서 splicing에 의한 isoforms을 보여 주는 유전자로는 PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$가 최초이다. 이들 isoform mRNAs의 발현 유형은 RT-PCR 방법을 이용하여 규명하였다. 또 하나의 새로운 발견은 PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$가 독특한 유전자 구조를 갖고 있었다. 즉, PLP-C${\beta}$는 exon3의 alternative splicing에 의해 5개 혹은 6개의 exons을 갖는 two isoforms이 생긴다. 반면에 PLP-C${\gamma}$는 exon2가 alternative splcing이 되면서 7개의 exons을 갖거나 6개의 exons을 갖는 isoforms을 만든다. 그리고, PLP-C${\gamma}$의 promoter activity를 trophoblast Rcho-l${\gamma}$ 세포주를 이용하여 PLP-C${\gamma}$ 의 1.5 kb 5'-flanking 지역이 trophoblast-specific promoter activity를 갖고 있음을 밝혔다. PLP-C${\gamma}$ 유전자의 transcription start site는 Primer extension에 의해 밝혔다. 제 1차 년도의 연구결과를 토대로, 2차년에서는 다음단계의 연구를 수행하고자 한다. 즉, 1) mPsx2와 rPsx3의 promoter를 비교분석 함으로서 mouse와 rat에서 Psx 유전자가 다르게 조절되는 메카니즘 규명, 2) Psx와 PLP-C 유전자의 promoter에 있는 cis-acting elements 탐색, 3) Psx2와 Psx3의 단백질을 이용하여 이들이 binding하는 target sequence 규명, 4) 제작한 Psx2 targeting vector를 이용하여 ES cells에서 Psx2 유전자 knock-out, 5) Psx 유전자를 과발현시키는 세포주를 만들고 Psx에 의해 조절되는 유전자 탐색, 6) 새로 밝히 PLP-C members 유전자들의 조절기전을 Rcho-1 세포주를 이용하여 여러 거지 성장인자와 다른 호르몬에 대한 반응을 탐색, 7) Psx와 PLP-C${\gamma}$ 유전자의 chromosomal mapping 등을 밝힐 것이다.

• 생명과학회지
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• 제13권1호
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• pp.128-135
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• 2003

무지개 송어(Oncorhynchus mykiss) 신장조직의 유전자 발현 현황을 조사하기 위하여 무지개송어 신장 cDNA library로부터 102개의 ESTs를 조사하였다. 102개의 ESTs 중 57개의 clones 이 NCBI blast 염기서열 검색을 통해 이미 기능이 밝혀진 다른 유전자와의 유사성을 보였고, 그 결과 총 37개의 singleton으로 분류되었다. 나머지 45개의 ESTs는 기존의 밝혀진 유전자와 염기서열 유사성이 전혀 없었고, 상호 염기서열간의 유사성을 통해 40개의 유전자로 밝혀졌다. 또한, 신장조직의 유전자 구성을 기능별로 살펴보기 위하여 기능이 밝혀진 57개의 ESTs를 7개의 functional categories로 분류하였다. 그 결과, 신장조직의 구조에 관여하는 유전자가 14.5%로 가장 높았고, 그 다음으로 유전자 전이/전사에 관여하는 유전자가 11.6%로 판명되었다. 그리고 이들 77개의 유전자를 이용하여 연령에 따른 유전자 발현을 조사하기 위하여 microarray 실험을 하였다. 3개의 replicate를 이용하여 p-value <0.05를 갖는 유전자중 1.5배 이상만 down- 또는 up-regulation되는 유전자만을 조사하였다. 이들 중 2년산 무지개 송어 신장에서 1.5배 이상 감소되는 유전자는 mitochondrion, cytochrome b, rho G, spastin protein, RTK 17, RTK 18과 RTK 60이었다. 반면에 2년산 무지개 송어 신장에 서 1.5배 이상 증가되는 유전자는 calponinl, calcium binding protein, histone deacetyulase 1과 RTK 9 유전자가 유의성 있게 차이가 났다. 이상의 결과, 유전자 발현조사 및 microarray 연구가 무지개송어의 genetic improvemen떼 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사하였다.

• Molecules and Cells
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• 제20권3호
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• pp.305-314
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• 2005

Investigation of chemically synthesized inositol 1,4,5-trisphosphate [$Ins(1,4,5)P_3$] analogs has led to the isolation of a novel binding protein with a molecular size of 130 kDa, characterized as a molecule with similar domain organization to phospholipase C-${\delta}1$ (PLC-${\delta}1$) but lacking the enzymatic activity. An isoform of the molecule was subsequently identified, and these molecules have been named PRIP (PLC-related, but catalytically inactive protein), with the two isoforms named PRIP-1 and -2. Regarding its ability to bind $Ins(1,4,5)P_3$ via the pleckstrin homology domain, the involvement of PRIP-1 in $Ins(1,4,5)P_3$-mediated $Ca^{2+}$ signaling was examined using COS-1 cells overexpressing PRIP-1 and cultured neurons prepared from PRIP-1 knock-out mice. Yeast two hybrid screening of a brain cDNA library using a unique N-terminus as bait identified GABARAP ($GABA_A$ receptor associated protein) and PP1 (protein phosphatase 1), which led us to examine the possible involvement of PRIP in $GABA_A$ receptor signaling. For this purpose PRIP knock-out mice were analyzed for $GABA_A$ receptor function in relation to the action of benzodiazepines from the electrophysiological and behavioral aspects. During the course of these experiments we found that PRIP also binds to the b-subunit of $GABA_A$ receptors and PP2A (protein phosphtase 2A). Here, we summarize how PRIP is involved in $Ins(1,4,5)P_3$-mediated $Ca^{2+}$ signaling and $GABA_A$ receptor signaling based on the characteristics of binding molecules.