• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제3권2호
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• pp.78-85
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• 1993

In order to elucidate the mechanism which regulates the production of cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) and to achieve overproduction of CGTase by releasing catabolite (glucose) repression, several catabolite repression resistant mutants were selected from newly screened Bacillus firmus var. alkalophilus H609, after NTG (N-methyl-N -nitro-N-nitrosoguanidine) treatment, using 2-deoxyglucose as a nonmetabolizable analog of catabolite glucose and as a selection marker. Five catabolite repression resistant mutants were selected from about 30, 000 2-deoxyglucose resistant colonies. Relative catabolite repression indices of the selected mutants were in the range of 8~80% assuming 100% for parent strain. The amount of CGTase produced by the mutant strain CR41, which was 250 units/ml, was three times larger than that produced by its parent strain. The mutation seems to have occurred in the regulatory region of CGTase gene and not in the structural region or the glucose transporting system in cell membrane. The enzymatic properties of CGTase excreted from parent and mutant strains were also compared.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제24권4호
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• pp.385-392
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• 1996

Bacillus stearotheymophilus, a potent xylanolytic bacterium isolated from soil, was tested for the strain's strategies of pentose utilization and the evidence of substrate preferences. The strain metabolized glucose, xylose, ribose, maltose, cellobiose, sucrose, arabinose and xylitol. The efficacy of the sugars as a carbon and energy source in this strain was of the order named above. The organism, however, could not grow on glycerol as a sole growth substrate. During cultivation on a mixture of glucose and xylose or arabinose, the major hydrolytic products of xylan, B. stearothermophilus displayed classical diauxic growth in which glucose was utilized during the first phase. On the other hand, the pentose utilization was prevented immediately upon addition of glucose. Cellobiose was preferred over xylose or arabinose. In contrast, maltose and pentose were co-utilized, and also no preference on between xylose and arabinose. Enzymatic studies indicated that B. stearothermophilus possessed constitutive hexokinase, a key enzyme of the glucose metabolic system. While, the production of $^{D}$-xylose isomerase, $^{D}$-xylulokinase and $^{D}$-arabinose isomerase essential for pentose phosphate pathway were induced by xylose, xylan, and xylitol but repressed by glucose. Taken together, the results suggested that the sequential utilization of B. stearothermophilus would be mediated by catabolite regulatory mechanisms such as catabolite inhibition or inducer exclusion.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.349-361
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• 2010

본 총설에서는 아미노산의 공업적 생산균인 Corynebacterium glutamicum의 탄소 대사 및 이와 관련된 총체적 조절 메커니즘에 대한 최근의 연구를 정리하였다. C. glutamicum의 산업적 발효을 위한 기질로서 사용되는 당밀은 주로 sucrose, glucose, fructose로 이루어져 있으며, 이들 당은 phosphotransferase system을 통해서 수송된다. C. glutamicum의 탄소 대사 특징은 glucose가 다른 당이나 유기산 등과 함께 존재할 때, glucose와 이러한 탄소원 들을 동시에 대사한다. 그러나 glucose/glutamate 혹은 glucose/ethanol 등의 혼합물에서 는 탄소원의 순차적 이용으로 인해 나타나는 diauxic growth 현상을 나타내며, 이러한 carbon catabolite repression(CCR) 현상은 E. coli나 B. subtilis 등에서 알려진 것과는 다른 독특한 분자적 메커니즘과 조절 circuits을 가지고 있음이 밝혀지고 있다. C. glutamicum의 CRP homologue인 GlxR은 acetate 대사를 포함하여 glycolysis, gluconeogenesis 및 TCA cycle 등을 포함하는 중심탄소대사 조절 뿐만 아니라, 다양한 세포 기능의 조절에 관여하는 총체적 조절 단백질로서의 역할이 제시되고 있다. C. glutamicum의 adenylate cyclase(AC)는 막과 결합된 class IIIAC 로서, 막 단백질의 특성상 아직 규명되어 있지 않은 세포 외부의 환경 변화에 대응하여 세포 내의 cAMP합성 수준을 조절할 수 있는 sensor로 추정할 수 있다. 특히 C. glutamicum의 경우 배지내 glucose 를 비롯한 탄소원과 cAMP 농도와의 관련성이 E. coli에서 알려진 교과서적 지식과는 상반되게 변화하는 경향을 보이고 있어, cAMP signaling에 의한 세포 내 regulatory network 등은 향후 풀어야 할 의문으로 남아있다. 탄소대사 조절의 최상위에 존재하며 global 조절자인 GlxRcAMP 복합체 이외에도 차상위 전사조절 단백질로서 RamB, RamA, SugR 등이 존재하여 다양한 탄소대사를 조절한다. 최근 들어서는 새로운 탄소원으로서 대두되고 있는 biomass 관련 기질들을 이용할 수 있는 C. glutamucum 균주 구축을 통하여 이용 기질의 범위를 확대시키고자 하는 연구 및 탄소 대사와 관련하여 L-lysine의 발효 수율 혹은 생산성을 향상시키고자 하는 다양한 분자적 균주 육종 연구 등이 수행되고 있다.