A chitinase gene (pCHi58) encoding a 58 kDa chitinase was isolated from the Serratia marcescens KCTC 2172 cosmid library. The chitinase gene consisted of a 1686 bp open reading frame that encoded 562 amino acids. Escherichia coil harboring the pChi58 gene secreted a 58 kDa chitinase into the culture supernatant. The 58 kDa chitinase was purified using a chitin affinity column and mono-S column. A nucleotide and N-terminal amino acid sequence analysis showed that the 58 kDa chitinase had a leader peptide consisting of 23 amino acids which was cleaved prior to the 24th alanine. The 58 KDa chitinase exhibited a $98\%$ similarity to that of S. marcescens OMB 1466 in its nuclotide sequence. The chitinolytic patterns of the 58 kDa chitinase released N,N'-diacetyl chitobiose (NAG2) as the major hydrolysis end-product with a trace amount of N-acetylglucosamine. When a 4-methylumbellyferyl-N-acetylglucosamin monomer, dimmer, and tetramer were used as substrates, the 58 kDa chitinase did not digest the 4-Mu-NAG monomer $(analogue\;of\;NAG_2)$, thereby indicating that the 58 kDa chitinase was likely an endochitinase. The optimum reaction temperature and pH of the enzyme were $50^{\circ}C$ and 5.0, respectively.
A biocontrol bacterium Bacillus licheniformis N1 grown in nutrient broth showed no chitinolytic activity, while its genome contains a gene which encodes a chitinase. The gene for chitinase from B. licheniformis N1 was amplified by PCR and the deduced amino acid sequence analysis revealed that the chitinase exhibited over 95% identity with chitinases from other B. licheniformis strains. Escherichia coli cells carrying the recombinant plasmid displayed chitinase activity as revealed by the formation of a clear zone on chitin containing media, indicating that the gene could be expressed in E. coli cells. Chitinase gene expression in B. licheniformis N1 was not detected by RT-PCR analysis. The protein was over-expressed in E. coli BL21 (DE3) as a glutathione S-transferase fusion protein. The protein could also be produced in B. subtilis 168 strain carrying the chitinase gene of N1 strain. The crude protein extract from E. coli BL21 carrying GST fusion protein or culture supernatant of B. subtilis carrying the chitinase gene exhibited enzyme activity by hydrolyzing chitin analogs, 4-methylumbelliferyl-$\beta$-D-N,N'-diacetylchitobioside and 4-methylumbelliferyl-$\beta$-D-N,N',N"-triacetylchitotrioside. These results indicated that even though the chitinase gene is not expressed in the N1 strain, the coding region is functional and encodes an active chitinase enzyme. Furthermore, B. subtilis 168 transformants expressing the chitinase gene exhibited antifungal activity against Fulvia fulva by suppressing spore germination. Our results suggest that the proper engineering of the expression of the indigenous chitinase gene, which will lead to its expression in the biocontrol strain B. licheniformis N1, may further enhance its biocontrol activity.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제19권2호
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pp.259-264
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2009
The AvChit gene encodes for a chitinase from the spider, Araneus ventricosus. This spider, A. ventricosus, is an abundant species in Korea. Arabidopsis thaliana plants were transformed with the AvChit gene using Agrobacterium tumefaciens. Thirteen transgenic lines expressing the AvChit gene were obtained. Functional expression of the AvChit gene in transgenic Arabidopsis was confirmed by Southern, northern and western blot analysis. The AvChit cDNA was expressed as a 61 kDa polypeptide in baculovirus-infected insect Sf9 cells. AvChit protein extracted from transgenic Arabidopsis exhibited high levels of chitinase activity. Phytopathological tests showed that two transgenic Arabidopsis lines expressing the AvChit gene displayed high levels of resistance to gray mold disease (Botrytis cinerea).
한국미생물학회 2006년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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pp.97-99
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2006
A chitinase-producing bacterium strain KCTC10714 was isolated from sea sand around the King Sejong Station, King George Island in Antarctica. It was identified as Sanguibacter sp., based on the biochemical properties and 16S rRNA gene sequence. KCTC10714 chitinase showed enzyme activity in broad range of temperature from 0 to $70^{\circ}C$. At $0^{\circ}C$, it showed 70.9% of relative activity in comparison with 100%. The chitinase gene of KCTC10714 was cloned using inverse PCR cloning method. KCTC10714 chitinase gene was designated as chi21702. The ORF of chi21702 consisted of 1,449 bp (482 amino acid), and contained ChtBD3 (a chitin/cellulose binding domain) and an active site for chitinase family 18.
Park, Kyung-Hwa;Yang, Deok-Chun;Jeon, Jae-Heung;Kim, Hyun-Soon;Joung, Young-Hee;Hyouk Joung
Journal of Plant Biotechnology
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제1권2호
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pp.85-90
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1999
In order to protect fungal diseases, leaf disc explants of Solanum tuberosum cultivar, Belchip, was infected with an Agrobacterium MP90 strain containing chimeric gene construct, consisting of antibiotic resistance and chitinase gene driven by the CaMV 35S promoter, for transformation. Regenerated multiple shoots were selected on a medium containing kanamycin and carbenicillin after exposure to Agrobacterium. The presence and integration of the npt II and chitinase gene were confirmed by polymerase chain reaction(PCR). Northern blot analysis indicated that the genes coding for the enzyme could be expressed in potato plants. The chitinase activity of transgenic potato plants was higher than the control potato.
This is the first study reporting the evaluation of transgenic lines of tomato harboring rice chitinase (RCG3) gene for resistance to two important fungal pathogens Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) causing fusarium wilt and Alternaria solani causing early blight (EB). In this study, three transgenic lines TL1, TL2 and TL3 of tomato Solanum lycopersicum Mill. cv. Riogrande genetically engineered with rice chitinase (RCG 3) gene and their R1 progeny was tested for resistance to Fol by root dip method and A. solani by detached leaf assay. All the R0 transgenic lines were highly resistant to these fungal pathogens compared to nontransgenic control plants. The pattern of segregation of three independent transformant for Fol and A. solani was also studied. Mendelian segregation was observed in transgenic lines 2 and 3 while it was not observed in transgenic line 1. It was concluded that introduction of chitinase gene in susceptible cultivar of tomato not only enhanced the resistance but was stably inherited in transgenic lines 2 and 3.
SOON-DUCK HONG;SHIN, WOO-CHANG;DONG-SUN LEE;JONG-GUK KIM
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제5권2호
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pp.87-91
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1995
The chitinase gene was cloned from Acinetobacter sp. WC-17 for investigating the genetic control and enzymatic properties of bacterial chitinase. A genomic library of Acinetobacter sp. WC-17 was prepared in E.coli JM109 by using pUC18 as a vector. The chitinase-positive clone containing 3.2kb insert fragment was obtained from 5, 000 insert-bearing transformants. The optimum pH and temperature of cloned enzyme were 6.0 and $55^{\circ}C$, respectively. Almost all the chitinase activity of E.coli recombinant was localized in the periplasmic fraction, while most of the enzyme activity of Acinetobacter sp. WC-17 was found in the extracellular fraction.
인삼의 형질전환 시스템의 개발과 내병성관련 유전자의 도입에 관한 연구의 일환으로 soybean에서 cloning한 chitinase 유전자와 내병성 관련유전자(DR gene)가 식물에서 발현 및 형질전환될 수 있도록 운반체를 재조합하여 Agrobacterium을 이용해서 인삼에 형질전환시키고자 수행하였다. 식물세포에서 발현될 수 있는 promoter(35S-35S-AMV)에 내병성유전자인 DR-49 gene을 부착한 후 다시 식물형질전환용 binary vector에 도입하여 인삼에 도입되어 발현될 수 있도록 재조합하였으며, Disarmed Ti-plasmid 함유 Agrobacterium에 내병성유전자인 chitinase(pCH18)와 disease resistant gene(pDR)가 도입되었다. 인삼 callus 배양 과정을 거치지 않고 바로 multi-shoots를 생산하여 형질전환체 획득에 사용하고자 인삼 embryo와 petiole를 이용하여 direct shoots 생산을 유도한 결과 2,4-D 1 mg/ι와 kinetin 0.5 mg/ι 복합처리구에서 multi-shoot가 형성되었다. 또한 인삼 자엽을 이용한 형질전환에서도 MS 기본배지에 2,4-D 1 mg/ι와 kinetin 0.5 mg/ι를 첨가한 복합처리구에서 가장 효과적이었으며, dieases resistant와 chitinase 유전자에 의한 형질전환율은 각각 14%,그리고 18%를 나타내었다. 자엽으로부터 유기된 형질전환된 조직은 pre-embryoid 상태이기 때문에 성숙배의 과정을 거쳐 정상적인 shoot의 형성이 필요하였다.
Chitinase (EC 3.2.1.14)는 곰팡이와 곤충 등에서 세포벽이나 외골격을 형성하는 생물학적 방어기질의 구성 요소인 chitin의 ${\beta}$-1,4-linkages를 가수분해하는 효소이다. 이러한 chitinase를 포함하는 Glycosyl hydrolases 18 family는 Archea, Prokaryotes 그리고 Eukaryotes에 널리 퍼져 있는 Ancient gene으로 알려져 있다. 그 중, 지렁이는 곰팡이와 세균이 많은 환경에서 자라기 때문에 이러한 미생물들의 공격으로부터 스스로를 보호할 수 있는 면역체계를 가지고 있는 것으로 알려져 왔다. 본 연구에서는, 붉은줄지렁이 (Eisenia andrei)의 중장에서 발현되는 Chitinases의 cDNA 서열을 얻기 위해 기존에 알려져 있던 EST 서열을 가지고 RT-PCR 및 RACE-PCR을 수행하였고 이를 통해 E. andrei의 중장에서 발현되는 Chitinase의 특성을 동정 및 규명하였다. 그 결과 309개의 아미노산을 암호화하는 927개의 염기 서열을 얻을 수 있었으며 다른 종들의 Chitinases와 아미노산 서열을 비교 분석한 결과 지렁이의 Chitinase는 Glycosyl hydrolases 18 family에 속하고, 기질 결합과 촉매 작용에 관여하는 2개의 영역이 잘 보존되어 있는 것으로 나타났다.
Insects use chitinolytic enzyme to digest chitin in the exoskelton during the molting process. We have isolated and sequenced a chitinase-encoding cDNA from the silkworm, Bombyx mandarina, compared its sequenced with genes encoding chitinolytic enzymes from other sources. The insert DNA in the clone is 2,675 nucleotides long with an open reading frame of 1,695 uncletides that encodes a protein of 565 amino acids with a molecuar weight of 63.4 kDa. The 3' -untranslated region of 889 nucleotides is AT-rich and contains two putative polyadenylation signals. The N-terminal sequence of the encoded protein contains numerous hydrophobic residues characteristic of a leader peptide. The amino acid alignment revealed that the endo-$\beta$-N-acetylglucosaminidase had 83% and 97% homology with M. sexta and B. mori, respectively. The deduced amino acid had two highly conserved region at the amino acid residues 97-111 and 139-148 that were related to the existing chitinase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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