• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제32권12호
• /
• pp.1527-1536
• /
• 2022

Escherichia coli can use allantoin as its sole nitrogen source under anaerobic conditions. The ureidoglycolate produced by double release of ammonia from allantoin can flow into either the glyoxylate shunt or further catabolic transcarbamoylation. Although the former pathway is well studied, the genes of the latter (catabolic) pathway are not known. In the catabolic pathway, ureidoglycolate is finally converted to carbamoyl phosphate (CP) and oxamate, and then CP is dephosphorylated to carbamate by a catabolic carbamate kinase (CK), whereby ATP is formed. We identified the ybcF gene in a gene cluster containing fdrA-ylbE-ylbF-ybcF that is located downstream of the allDCE-operon. Reverse transcription PCR of total mRNA confirmed that the genes fdrA, ylbE, ylbF, and ybcF are co-transcribed. Deletion of ybcF caused only a slight increase in metabolic flow into the glyoxylate pathway, probably because CP was used to de novo synthesize pyrimidine and arginine. The activity of the catabolic CK was analyzed using purified YbcF protein. The V_max is 1.82 U/mg YbcF for CP and 1.94 U/mg YbcF for ADP, and the K_M value is 0.47 mM for CP and 0.43 mM for ADP. With these results, it was experimentally revealed that the ybcF gene of E. coli encodes catabolic CK, which completes anaerobic allantoin degradation through substrate-level phosphorylation. Therefore, we suggest renaming the ybcF gene as allK.

• 대한약학회:학술대회논문집
• /
• 대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2-2
• /
• pp.170.3-171
• /
• 2003

An efficient Erythropoietin (EPO)-expression system in mammalian cells is required for massive production for therapeutic use. Ammonium ion is a major problem in the production of valuable recombinant proteins in cultured animal cells. Therefore, it is of importance to devise a system by which a high productivity of human therapeutic recombinant protein can be maintained or enhanced under low ammonium concentration. To reduce the ammonium ion accumulated in EPO producing Chinese Hamster Ovary (CHO) ceels, IBE, we introduced the first two genes of the urea cycle, carbamoyl phosphate synthetase (CPSI) and arnithine transcarbamoylase (OTC), into IBE using a stable transfection method. (omitted)

• BMB Reports
• /
• 제38권1호
• /
• pp.28-33
• /
• 2005

A gene coding a novel isoform of carbamyl phosphate synthetase I (CPS1) was cloned from a human testicular library. As shown by cDNA microarray hybridization, this gene was expressed at a higher level in human adult testes than in fetal testes. The full length of its cDNA was 3831 bp, with a 3149 bp open reading frame, encoding a 1050-amino-acid protein. The cDNA sequence was deposited in the GenBank (AY317138). Sequence analysis showed that it was homologous to the human CPS1 gene. The putative protein contained functional domains composing the intact large subunit of carbamoyl phosphate synthetase, thus indicated it has the capability of arginine biosynthesis. A multiple tissue expression profile showed high expression of this gene in human testis, suggesting the novel alternative splicing form of CPS1 may be correlated with human spermatogenesis.

• Archives of Pharmacal Research
• /
• 제28권2호
• /
• pp.220-226
• /
• 2005

Temperature and medium composition were changed with the aim of increasing growth and erythropoietin (EPO) production in EPO-producing Chinese hamster ovary (CHO) cells. We used the CHO cell line, IBE, and its derivative, CO5, which over-expresses the first two enzymes of the urea cycle, carbamoyl phosphate synthetase I (CPS I) and ornithine transcar-bamoylase (OTC). When supplements were added to the medium at $33\;^{\circ}C$, the growth of IBE and CO5 cells increased by $27\%\;and;26\%$, respectively and the maximum yield of EPO was increased by $40\%$ in both cell lines. The absolute EPO concentration in the CO5 cells was always $55{\sim}60\%$ higher than in the IBE cells. In addition, when the two cell lines were continuously cultured with supplements at $33\;^{\circ}C$ until their growth rates approached those at $37\;^{\circ}C$, the growth rates of both IBE and CO5 cells increased by $54\%$ and their maximum EPO levels increased by up to $73\%\;and\;56\%$, respectively. Therefore, the growth and EPO expression levels of CO5 cells increased 2.2-fold and 2.6-fold, respectively, compared to those of the IBE cells. These results indicate that adaptation to lower temperature as well as medium supplementation could be important for improving cell growth and EPO production.

• 대한유전성대사질환학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.148-154
• /
• 2016

요소 회로 대사 이상은 요소 합성에 관련된 효소의 결핍으로 인해 발생하는 질환으로, ornithine과 carbamylphosphate로부터 citrulline을 생성하는 과정에 관여하는 효소인 OTC 결핍증이 가장 흔하다. OTC 결핍증은 ammonia, glutamate, glutamine, alanine 등의 축적되면서 고암모니아 혈증 및 고글루타민 혈증으로 인한 신경학적 증상이 나타나게 되며, 근긴장 저하, 호흡 부전, 경련, 기면, 혼수로 진행하여 사망에 이르게 된다. 저자들은 생후 4일 경부터 구토와 함께 의식의 저하를 보인 환자에서 직열 질량 분석법을 통해 OTC 결핍증을 진단하였고, 증상 발생 31시간 만인 생후 118시간 째에 지속적 정정맥 혈액여과(continuous venovenous hemofiltration, CVVH)을 적용하여 고암모니아 혈증을 치료하였다. 또한 직접염기서열분석법을 통해 780번과 781번 염기 사이에 CAGGCAGTGT가 삽입되는 변이(c.780_781insCAGGCAGTGT (p.Ile261Glnfs*35))를 발견하였다. 환자는 4일 간의 CVVH 이후 혈중 암모니아 농도와 의식이 호전되어 생후 53일 째 퇴원하였으나, 생후 12개월 경 좌측 대퇴골의 골절과 골수염이 발생하였고, 이후 패혈증 쇼크, 고혈당, 다발성 장기부전으로 사망하였다. 이에 저자들은 OTC 결핍증 환자에서 CVVH 치료 및 패혈증과 당뇨를 경험하였고, 유전자 검사에서 이전에 보고된 바 없는 새로운 변이를 확인하였기에 증례를 보고하는 바이다.

• 대한유전성대사질환학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.15-21
• /
• 2021

목적: 요소회로대사 질환은 선천성 대사이상질환으로, 요소 회로 각 단계의 특정 효소의 결핍에 따라 다양한 질환과 임상적 증상이 나타난다. 본 연구의 목적은 요소회로대사 질환의 다양한 종류에 따른 장기적 임상 경과를 조사하는 것이다. 방법: 부산대학교 어린이병원에 등록된 22명의 요소회로대사 질환 환자들의 임상적 양상과 생화학적, 유전학적 검사 결과들을 포함한 의무기록을 후향적으로 조사하였다. 결과: 본 연구에서 진단된 요소회로대사 질환은, OTCD 10명(45.5%), ASSD 6명(27.3%), CPS1D 3명, HHHS 2명 ARG1D 1명으로 확인되었다. 진단 시 평균연령은 32.7±66.2개월(범위 0.1-228.0개월) 이었다. 요소회로대사 질환 환자 8명(36.4%)에서 성장 장애가 동반되었다. 또한 요소회로대사 질환 환자11명(50%)에서는 신경학적 후유증이 관찰되었다. 분자유전학적 분석 결과 새로운 돌연변이 14개를 포함해 37개의 서로 다른 돌연변이 유형(과오돌연변이 14개, 넌센스 6개, 결실변이 6개, 스플라이싱변이 6개, 결실삽입변이 3개, 삽입변이 1개, 중복변이 1개)이 확인됐다. 진행성 성장 장애와 나쁜 신경학적 결과는 혈장 이소루이신과 루이신 농도와 각각 관련이 있었다. 결론: 단백의 제한과 같은 조치나 과다한 질소를 제거하는 약제의 복용에도 불구하고, 요소회로대사 질환의 예후는 아직까지 만족스럽지 못하다. 가지사슬아미노산의 보충이 요소회로대사 질환 환자들의 성장부전과, 대사성 위기 또는 신경학적 예후에 효과를 보일지에 관해서는 전향적인 추가 연구가 필요하겠다.