• The Plant Pathology Journal
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• 제26권1호
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• pp.8-16
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• 2010

The phytopathogenic fungus Magnaporthe oryzae is a major limiting factor in rice production. To understand the genetic basis of M. oryzae pathogenic development, we previously analyzed a library of T-DNA insertional mutants of M. oryzae, and identified ATMT0879A1 as one of the pathogenicity-defective mutants. Molecular analyses and database searches revealed that a single TDNA insertion in ATMT0879A1 resulted in functional interference with an annotated gene, MGG00056, which encodes a short-chain dehydrogenase/reductase (SDR). The mutant and annotated gene were designated as $MoSDR1^{T-DNA}$ and MoSDR1, respectively. Like other SDR family members, MoSDR1 possesses both a cofactor-binding motif and a catalytic site. The expression pattern of MoSDR1 suggests that the gene is associated with pathogenicity and plays an important role in M. oryzae development. To understand the roles of MoSDR1, the deletion mutant ${\Delta}Mosdr1$ for the gene was obtained via homology-dependent gene replacement. As expected, ${\Delta}Mosdr1$ was nonpathogenic; moreover, the mutant displayed pleiotropic defects in conidiation, conidial germination, appressorium formation, penetration, and growth inside host tissues. These results suggest that MoSDR1 functions as a key metabolic enzyme in the regulation of development and pathogenicity in M. oryzae.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권8호
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• pp.1261-1271
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• 2020

Cytochrome c_L (Cytc_L) is an essential protein in the process of methanol oxidation in methylotrophs. It receives an electron from the pyrroloquinoline quinone (PQQ) cofactor of methanol dehydrogenase (MDH) to produce formaldehyde. The direct electron transfer mechanism between Cytc_L and MDH remains unknown due to the lack of structural information. To help gain a better understanding of the mechanism, we determined the first crystal structure of heme c containing Cytc_L from the aquatic methylotrophic bacterium Methylophaga aminisulfidivorans MP^T at 2.13 Å resolution. The crystal structure of Ma-Cytc_L revealed its unique features compared to those of the terrestrial homologues. Apart from Fe in heme, three additional metal ion binding sites for Na⁺, Ca⁺, and Fe²⁺ were found, wherein the ions mostly formed coordination bonds with the amino acid residues on the loop (G93-Y111) that interacts with heme. Therefore, these ions seemed to enhance the stability of heme insertion by increasing the loop's steadiness. The basic N-terminal end, together with helix α4 and loop (G126 to Y136), contributed positive charge to the region. In contrast, the acidic C-terminal end provided a negatively charged surface, yielding several electrostatic contact points with partner proteins for electron transfer. These exceptional features of Ma-Cytc_L, along with the structural information of MDH, led us to hypothesize the need for an adapter protein bridging MDH to Cytc_L within appropriate proximity for electron transfer. With this knowledge in mind, the methanol oxidation complex reconstitution in vitro could be utilized to produce metabolic intermediates at the industry level.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2004년도 Annual Meeting BioExibition International Symposium
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• pp.273-277
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• 2004

$\alpha$-L-Arabinofuranosidase ($\alpha$-L-AFase, EC 3.2.1.55) was isolated from hyperthermophilic microorganism, Thermotoga maritima. The open reading frame (ORF) of $\alpha$-L-AFase gene is 1,455 bp long and encodes 484 amino acid residues with a molecular weight of 55,265 Da. The ORF of $\alpha$-L-AFase gene was introduced into the E. coli expression vector, $_p/RSET-B, and overexpressed in E. coli BL21. The purified recombinant $\alpha$-L-AFase showed the highest activity at 10$0^{\circ}C$ and pH 5.5. The purified enzyme appeared to have no metal cofactor requirement. The Km and specific activity values of the recombinant enzyme were 0.99 mM and 1,200 U/mg on p-nitrophenyl-$\alpha$-L-arabinofuranoside. It released only L-arabinose from sugar beet arabinan, sugar beet debranched arabinan and oat spelts arabinoxylan but had no activity onarabinogalactan and gum arabic. This result suggests that L-arabinose could be produced from natural polysaccharides using this enzyme. Mutant enzymes which Glu26, Glu172 and Glu281 residues were replaced to alanine, aspartic acid or glutamine caused Kcat to decrease by a factor of between 10$^3$ and 10$^4$. Glu172 and Glu281 residues of $\alpha$-L-AFase are seemed to be the acid/base and nucleophile in catalytic reaction, respectively, and Glu26 is supposed to playa key role in substrate binding.ng.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권7호
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• pp.1235-1244
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• 2008

Indole-3-acetic acid (IAA) is produced commonly by plants and many bacteria, however, little is known about the genetic basis involving the key enzymes of IAA biosynthetic pathways from Bacillus spp. IAA intermediates from the Gram-positive spore-forming bacterium Paenibacillus polymyxa E681 were investigated, which showed the existence of only an indole-3-pyruvic acid (IPA) pathway for IAA biosynthesis from the bacterium. Four open reading frames (ORFs) encoding indole-3-pyruvate decarboxylase-like proteins and putative indole-3-pyruvate decarboxylase (IPDC), a key enzyme in the IPA synthetic pathway, were found on the genome sequence database of P. polymyxa and cloned in Escherichia coli DH5$\alpha$. One of the ORFs, PP2_01257, was assigned as probable indole-3-pyruvate decarboxylase. The ORF consisted of 1,743 nucleotides encoding 581 amino acids with a deduced molecular mass of 63,380 Da. Alignment studies of the deduced amino acid sequence of the ORF with known IPDC sequences revealed conservation of several amino acids in PP2_01257, essential for substrate and cofactor binding. Recombinant protein, gene product of the ORF PP2_01257 from P. polymyxa E681, was expressed in E. coli BL21 (DE3) as a glutathione S-transferase (GST)-fusion protein and purified to homogeneity using affinity chromatography. The molecular mass of the purified enzyme showed about 63 kDa, corresponding closely to the expected molecular mass of IPDC. The indole-3-pyruvate decarboxylase activity of the recombinant protein, detected by HPLC, using IPA substrate in the enzyme reaction confirmed the identity and functionality of the enzyme IPDC from the E681 strain.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 2007년도 Proceedings of The Convention
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• pp.57-64
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• 2007

Metabolic interactions of the three major cannabinoids, ${\Delta}^9$-tetrahydrocannabinol (THC), cannabidiol (CBD), and cannabinol (CBN) with steroid hormones were investigated. These cannabioids concentration-dependently inhibited $3{\beta}$-hydroxysteroid dehydrogenase and $17{\alpha}$-hydroxylase in rat adrenal and testis microsomes. CBD and CBN were the most potent inhibitors of $3{\beta}$-phydroxysteroid dehydrogenase and progesterone $17{\alpha}$-hydroxylase, respectively, in rat testis microsomes. Three cannabinoids highly attenuated hCG-stimulated testosterone production in rat testicular interstitial cells. These cannabinoids also decreased in levels of mRNA and protein of StAR in the rat testis cells. These results indicate that the cannabinoids could interact with steroid hormones, and exert their modulatory effects on endocrine and testicular functions. Metabolic interaction of a THC metabolite, $7{\beta}$-hydroxy-${\Delta}^8$-THC with steroids is also investigated. Monkey liver microsomes catalyzed the stereoselective oxidation of $7{\beta}$-hydroxy-${\Delta}^8$-THC to 7-oxo-${\Delta}^8$-THC, so-called microsomal alcohol oxygenase (MALCO). The reaction is catalyzed by CYP3A8 in the monkey liver microsomes, and required NADH as well as NADPH as an efficient cofactor, and its activity is stimulated by some steroids such as testosterone and progesterone. Kinetic analyses revealed that MALCO-catalyze reaction showed positive cooperativity. In order to explain the metabolic interaction between the cannabinoid metabolite and testosterone, we propose a novel kinetic model involving at least three binding sites for mechanism of the metabolic interactions.

• Molecules and Cells
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• 제28권5호
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• pp.479-487
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• 2009

Glutathione reductase (GR) is an enzyme that recycles a key cellular antioxidant molecule glutathione (GSH) from its oxidized form (GSSG) thus maintaining cellular redox homeostasis. A recombinant plasmid to overexpress a GR of Brassica rapa subsp. pekinensis (BrGR) in E. coli BL21 (DE3) was constructed using an expression vector pKM260. Expression of the introduced gene was confirmed by semi-quantitative RT-PCR, immunoblotting and enzyme assays. Purification of the BrGR protein was performed by IMAC method and indicated that the BrGR was a dimmer. The BrGR required NADPH as a cofactor and specific activity was approximately 458 U. The BrGR-expressing E. coli cells showed increased GR activity and tolerance to $H_2O_2$, menadione, and heavy metal ($CdCl_2$, $ZnCl_2$ and $AlCl_2$)-mediated growth inhibition. The ectopic expression of BrGR provoked the co-regulation of a variety of antioxidant enzymes including catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and glucose-6-phosphate dehydrogenase. Consequently, the transformed cells showed decreased hydroperoxide levels when exposed to stressful conditions. A proteomic analysis demonstrated the higher level of induction of proteins involved in glycolysis, detoxification/oxidative stress response, protein folding, transport/binding proteins, cell envelope/porins, and protein translation and modification when exposed to $H_2O_2$ stress. Taken together, these results indicate that the plant GR protein is functional in a cooperative way in the E. coli system to protect cells against oxidative stress.

• 생명과학회지
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• 제34권9호
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• pp.666-672
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• 2024

식물 세포에 존재하는 수용체(receptor)가 외부의 병원체를 인식하면 빠르게 세포 내 신호전달이 시작된다. 식물의 면역 수용체인 NLR단백질(Nucleotide-binding and leucine-rich repeat receptor)은 병원성 분자(effectors)를 특이적으로 인식하여 신호 전달을 활성화시키며, 식물 세포 사멸(cell death)을 포함한 식물 면역반응(effector-triggered immunity)을 유도한다. TNL-의존적 면역 신호전달은 lipase-like proteins로 알려진 EDS1 (Enhanced Disease Susceptibility 1)과 파트너인 PAD4 (Phytoalexin Deficient 4), SAG101 (Senescence-Associated Gene 101)이 관여하며 ADR1 (Activated Disease Resistance 1), NRG1(N requirement gene 1)이 필요하다. TIR 도메인 단백질 촉매 반응은 여러 형태의 소분자를 생성해 내며, 이들은 식물 면역반응의 효과적인 활성을 촉매하는 것으로 보고되었다. 이들은 EDS1-PAD4 및 EDS1-SAG101의 특정 위치에 결합하여 EP도메인의 구조 변화를 유도하며, 그 결과 ADR1 또는 NRG1과의 상호작용이 가능한 것으로 여겨진다. 따라서 소분자들과 단백질 복합체의 안정된 형태에 의하여 식물의 면역 반응이 활성화될 수 있는지 연구하는 것은 중요한 연구 주제이다. 본 논문에서는 이러한 소분자에 대해 알아보고, 이들과 단백질 복합체의 관계를 구조적 및 생화학적 특징에 기반해 기술하고자 한다. 또한, EDS1-PAD4와 EDS1-SAG101복합체의 구조적 차이에 의하여 각각 고유한 역할을 수행하며, 이와 관련된 특정 상호작용을 통해 신호 전달 경로를 활성화하는 방식에 영향을 미칠 수 있는지에 대하여 고찰해 보고자 한다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제50권2호
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• pp.118-125
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• 2018

결핵은 본질적으로 MTB에 의해 발생하는 감염성 질환이지만 발병의 과정에는 숙주의 면역계와 연관성 있는 하는 유전자가 관여한다. ITGB2 유전자는 인테그린 beta 2 chain인 CD18 단백질을 암호화 하고 있는 유전자로 염색체 21번에 존재하고 있다. 인테그린 beat 2 chain은 백혈구에서 발현하는 인테그린으로 백혈구의 성숙 및 부착에 매우 중요한 역할을 수행하는 단백질이다. ITGB2는 결핵 발병에서 MTB의 탐식과 백혈구의 집합에도 중요한 역할을 수행한다고 알려졌다. 따라서 이번 연구는 한국인의 유전체 데이터를 활용하여 결핵 발생 환자들과 정상 대조군 사이에서 ITGB2의 유전적 다형성의 빈도에 통계적으로 유의한 차이가 존재하는지를 알아보고자 하였다. 그 결과 10개의 SNP에서 유의한 상관관계를 확인할 수 있었다. 가장 유의성 있는 SNP는 rs113421921 였다 (OR=0.69, CI: 0.53~0.90, $P=5.8{\times}10^{-3}$). 또한 rs173098의 경우는 전사 보조인자인 p300이 결합할 가능성이 있는 염기서열이 존재하여 유전적 다형성에 따라 ITGB2 유전자 발현에 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 결핵의 발병 기전이 백혈구 집합이나 부착과 같은 숙주의 면역 기능과 관련된 다양한 유전적 요인에 의해 영향을 받을 수 있음을 시사한다. 이 연구결과는 결핵의 발병에 숙주 면역계의 유전자들이 영향을 줄 수 있다고 볼 수 있다. 이러한 결과들을 통해 MTB 감염에 대해 각 사람들 별로 감염의 진행과정과 결과에 차이를 가져다 주는 유전적 배경에 대한 이해에 기반을 제공할 것으로 기대한다.

• 한국작물학회지
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• 제55권2호
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• pp.151-158
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• 2010

지금까지 양구슬냉이의 유전정보는 거의 연구되지 않았으므로 우리는 양구슬냉이의 잎으로부터 cDNA library를 제작하고 발현유전자의 종류와 기능별 분류를 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. cDNA library에서 1334개 의 클론들을 얻었고 삽입된 단편들의 염기서열의 평균길이는 736bp였다. 우리는 1269개의 high-quality expressed sequence tags (ESTs) 서열을 얻었다. 이러한 EST의 클러스터 분석결과 고유 염기서열(unigene)을 가진 유전자의 수는 851개를 나타냈다. 2. Unigene 476개는 GeneBank에 기능이 알려진 유전자들과 고도의 상동성을 나타내었다. 다른 375개의 unigene들은 기능이 알려지지 않은 것들이었다. 나머지 63개는 NCBI데이터베이스에 어떤 유전자와도 상동성을 보이지 않았고 이러한 유전자들은 아마도 양구슬냉이의 잎에서 발현되는 새로운 유전자일 것으로 보인다. 3. 데이터베이스에서 상동성을 나타낸 EST들을 기능별 주석에 따라서 17개의 카테고리로 분류하였다. 대표적으로 가장 분포도가 높은 카테고리는 결합 기능 또는 보조인자 요구의 단백질(27%), 대사(11%), 세포 소기관 위치(11%), 세포수송과 수송기관 그리고 수송 경로(7%), 에너지(6%), 대사와 단백질 기능의 조절(6%) 등이 있다. 이러한 우리의 연구 결과는 양구슬냉이의 유용한 유전적 자원과 전반적인 mRNA 발현 정보를 제공해 줌으로써 대체 에너지 작물로 떠오르는 양구슬냉이의 다양한 분자적 연구에 기여할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.119-126
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• 2011

질병과 밀접한 관계가 있는 hCGL 단백질의 경우 대량 배양 시 유도체를 사용하지 않아도 발현이 되는 점과 유전자 측면에서 조작이 쉬운 E.coli를 이용하여도 발현이 된다는 점에 있어서 중요한 이점을 가지고 있다. 본 연구에서는 배양되는 온도와 발현에 관련 있는 유도체의 농도, 600 nm에서의 균 성장 정도에 따른 유도체의 첨가 그리고 배지의 양을 조절하면서 유입되는 aeration의 조건으로 hCGL 단백질 발현의 최적의 조건 확립을 목적으로 하였다. 또 각 발생되는 inclusion body의 양을 측정하면서 보다 많은 가용성 단백질을 발현시키는 조건을 확립하고자 하였다. hCGL 단백질은 저온에서 보다 많은 양의 단백질이 발현되며 inhibitor의 억제를 담당하는 유도체의 농도와는 상관없이 발현이 되었다. 또한 균의 성장 정도에 따라 유도체의 첨가시기를 달리 하였을 때, 발현 비율에 차이는 있었으나 전체적인 단백질 양과 비교해 보면, 이는 hCGL 발현에 큰 영향을 미치지 않는다. 배지의 양을 달리하여 살펴본 aeration에 따른 hCGL 발현 정도는 배지의 부피가 15%일 때 높은 aeration으로 균의 양은 많았으나 목적 단백질인 hCGL의 발현은 aeration이 되지 않는 조건에서 더 잘되는 것을 확인하였다. 그리고 His-TEV-hCGL의 활성은 야생형 hCGL의 활성을 기준으로 하였을 때, L-cystathionine을 기질로 하였을 경우 76%, L-cysteine을 기질로 하였을 경우 88% 수준으로 유사한 활성을 나타내었고, 이는 손쉽게 정제 가능한 His-TEV-hCGL을 야생형을 대신하여 사용할 수 있음을 시사한다. 또한 His-TEV-hCGL이 야생형 hCGL과 같이, 427 nm에서 흡광을 가지는 것으로 보아 보효소PLP를 포함하고 있음을 알 수 있었다. 이로써 homocysteine 대사연구에 필수적인 hCGL 효소를 다량 얻는 방법을 확립하고, 관련 연구에 기여하리라 사료된다.