Ibraheem, Omodele;Adewale, Isaac Olusanjo;Afolayan, Adeyinka
BMB Reports
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v.38
no.5
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pp.584-590
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2005
Glucose 6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) was purified from Aspergillus aculeatus, a filamentous fungus previously isolated from infected tongue of a patient. The enzyme, apparently homogeneous, had a specific activity of $220\;units\;mg^{-1}$/, a molecular weight of $105,000{\pm}5,000$ Dal by gel filtration and subunit size of $52,000{\pm}1,100$ Dal by sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis. The substrate specificity was extremely strict, with glucose 6-phosphate (G6P) being oxidized by nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP) only. At assay pH of 7.5, the enzyme had $K_m$ values of $6\;{\mu}m$ and $75\;{\mu}m$ for NADP and G6P respectively. The $k_{cat}$ was $83\;s^{-1}$. Steady-state kinetics at pH 7.5 produced converging linear Lineweaver-Burk plots as expected for ternary-complex mechanism. The patterns of product and dead-end inhibition suggested that the enzyme can bind NADP and G6P separately to form a binary complex, indicating a random-order mechanism. The enzyme was irreversibly inactivated by heat in a linear fashion, with G6P providing a degree of protection. Phosphoenolpyruvate (PEP), adenosinetriphosphate (ATP), and fructose 6-phosphate (F6P), in decreasing order, are effective inhibitors. Zinc and Cobalt ions were effective inhibitors although cobalt ion was more potent; the two divalent metals were competitive inhibitors with respect to G6P, with $K_i$ values of $6.6\;{\mu}m$ and $4.7\;{\mu}m$ respectively. It is proposed that inhibition by divalent metal ions, at low NADPH /NADP ratio, is another means of controlling pentosephosphate pathway.
Rambhatla, Prashanthi;Kumar, Sanath;Floyd, Jared T.;Varela, Manuel F.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.21
no.9
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pp.914-920
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2011
Vibrio cholerae utilizes mannitol through an operon of the phosphoenolpyruvate-dependent phosphotransferase (PTS) type. A gene, mtlD, encoding mannitol-1-phosphate dehydrogenase was identified within the 3.9 kb mannitol operon of V. cholerae. The mtlD gene was cloned from V. cholerae O395, and the recombinant enzyme was functionally expressed in E. coli as a $6{\times}$His-tagged protein and purified to homogeneity. The recombinant protein is a monomer with a molecular mass of 42.35 kDa. The purified recombinant MtlD reduced fructose 6-phosphate (F6P) using NADH as a cofactor with a $K_m$ of $1.54{\pm}0.1$ mM and $V_{max}$ of $320.8{\pm}7.81\;{\mu}mol$/min/mg protein. The pH and temperature optima for F6P reduction were determined to be 7.5 and $37^{\circ}C$, respectively. Using quantitative real-time PCR analysis, mtlD was found to be constitutively expressed in V. cholerae, but the expression was up-regulated when grown in the presence of mannitol. The MtlD expression levels were not significantly different between V. cholerae O1 and non-O1 strains.
The production of extracellular mannitol by a new mannitol-producing bacterium, Leuconostoc sp. KY-002 was studied in shake flask cultures. The new isolate has a capability of utilizing fructose and sucrose for mannitol formation. Maximum mannitol production was obtained with fructose as the sole carbon source. Under the optimal culture conditions, within 70 hours of incubation, a final concentration of 26 g/L of mannitol from 50 g/L fructose was obtained with an indicated yield of 52% based on fructose consumed. However, higher concentrations of fructose ranging from 100 to 250 g/L could not effectively be transformed to mannitol due to a lack of osmotolerance. The strain produced no other polyols such as glycerol and sorbitol as by-products. Yeast extract was the best nitrogen source and high levels of inorganic phosphate up to 10 g/L promoted mannitol formation. Any mineral ions and salts did not play important role in both cell growth and mannitol production. Nicotinic acid enhanced mannitol production by 16%. The optimum culture temperature and initial pH were $35^{\circ}C$ and 6, respectively.
Park, Chang-Hun;Park, Chang-Hun;Lee, Youn-Jin;Lee, Sang-Yup;Oh, Han-Bin;Lee, Jin-Won
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.32
no.2
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pp.524-530
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2011
In the present study, we demonstrate that SRM LC-MS/MS method developed by Luo et al. (ref. 10) can be successfully applied to the quantitative analysis of intracellular metabolites in E. coli that are collected at the exponential and stationary growth phases. A focus is given on measuring the changes in the concentrations of intracellular metabolites in batch cultures, which were induced during both the dynamically changing exponential and stationary growth phases. The following intracellular metabolites are quantified in the exponential and stationary phases of E. coli growth, using the SRM mode of a triple quadrupole mass spectrometer: glucose-1-phosphate, fructose-1,6-bisphosphate, phosphoenolpyruvate, pyruvate, acetyl-coenzyme A, 6-phosphogluconate, ribulose-5-phosphate, xylulose-5-phosphate, erythrose-4-phosphate. The determined intracellular metabolite concentration profiles are shown to be in a good agreement with the growth profiles of E. coli, which clearly indicates that SRM LC-MS/MS can be successfully used for following the metabolite changes induced at different growth stages.
Correlations between mitochondrial respiration, glycolysis activity and overall growth activity of rice (Oryza sativa: cv. Dasan) seedlings during low temperature exposure were studied in order to provide insights into the underlying mechanism for the primary phase of chilling injury in plants. Among cellular membranes involved in energy metabolism, only the mitochondrial inner membrane showed not only physical phase transition at ca. $13^{\circ}C$, as monitored by ESR spin label, but also functional phase transition at the same temperature, as assessed by cytochrome c oxidase activity. The main regulatory enzyme of glycolysis, phosphofructokinase, in situ did not suffer phase transition of its activity at least in the $4{\sim}27^{\circ}C$ range. Low temperature caused a significant accumulation of glucose 6-phosphate (G6P) and fructose 6-phosphate (F6P), which disappeared almost completely on rewarming of the seedlings. Temperature profiles of the steady state levels of G6P and F6P revealed the inflection point appearing at around phase transition temperature of the mitochondrial membrane. The results conform to our previous proposition on the mechanism for the early stage events of chilling injury that the accumulation of glycolytic metabolites in cells due to metabolic imbalance at low temperature gives rise to an excess supply of electrons during rewarming period, which, in turn, results in overproduction of active oxygen in mitochondria.
A positive selectable marker system was adapted for transformation of mature embryo-derived calli of Indica rice (Oryza sativa L.) utilizing the PMI gene encoding for phosphomannose-isomerase that converts mannose-6-phosphate to fructose-6-phosphate. The transformed cells grew on medium supplemented with 3% mannose as carbon source and calli were selected on media containing various concentrations of mannose. Molecular analyses showed that the transformed plants contained the PMI gene. The results indicate that the mannose selection system can be used for Agrobacterium-mediated transformation of mature embryo in rice to substitute the use of conventional selectable markers in genetic transformation.
Park, Jimin;Kim, Mi-Sun;Joo, Keehyung;Jhon, Gil-Ja;Berry, Edward A.;Lee, Jooyoung;Shin, Dong Hae
Molecules and Cells
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v.39
no.6
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pp.495-500
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2016
We have solved the crystal structure of a predicted fructose-specific enzyme $IIB^{fruc}$ from Escherichia coli ($EcEIIB^{fruc}$) involved in the phosphoenolpyruvate-carbohydrate phosphotransferase system transferring carbohydrates across the cytoplasmic membrane. $EcEIIB^{fruc}$ belongs to a sequence family with more than 5,000 sequence homologues with 25-99% amino-acid sequence identity. It reveals a conventional Rossmann-like ${\alpha}-{\beta}-{\alpha}$ sandwich fold with a unique ${\beta}$-sheet topology. Its C-terminus is longer than its closest relatives and forms an additional ${\beta}$-strand whereas the shorter C-terminus is random coil in the relatives. Interestingly, its core structure is similar to that of enzyme $IIB^{cellobiose}$ from E. coli ($EcIIB^{cel}$) transferring a phosphate moiety. In the active site of the closest $EcEIIB^{fruc}$ homologues, a unique motif CXXGXAHT comprising a P-loop like architecture including a histidine residue is found. The conserved cysteine on this loop may be deprotonated to act as a nucleophile similar to that of $EcIIB^{cel}$. The conserved histidine residue is presumed to bind the negatively charged phosphate. Therefore, we propose that the catalytic mechanism of $EcEIIB^{fruc}$ is similar to that of $EcIIB^{cel}$ transferring phosphoryl moiety to a specific carbohydrate.
Fructose-1,6-bisphosphatase (FBP1) is a key regulatory enzyme of gluconeogenesis that catalyzes the hydrolysis of fructose-1,6-bisphosphate to generate fructose-6-phosphate and inorganic phosphate. Deficiency of fructose-1, 6-bisphosphatase is associated with fasting hypoglycemia and metabolic acidosis. The enzyme has been shown to occur in bacteria, fungi, plants and animals. The bovine FBP1 gene was cloned and characterized in this study. The full length (1,241 bp) FBP1 mRNA contained an open reading frame (ORF) encoding a protein of 338 amino acids, a 63 bp 5' untranslated region (UTR) and a 131 bp 3' UTR. The bovine FBP1 gene was 89%, 85%, 82%, 82% and 74% identical to the orthologs of pig, human, mouse, rat and zebra fish at mRNA level, and 97%, 96%, 94%, 93% and 91% identical at the protein level, respectively. This gene was broadly expressed in cattle with the highest level in testis, and the lowest level in heart. An intronic single nucleotide polymorphism (SNP) (A/G) was identified in the $5^{th}$ intron of the bovine FBP1 gene. Genotyping of 133 animals from four beef breeds revealed that the average frequency for allele A (A-base) was 0.7897 (0.7069-0.9107), while 0.2103 (0.0893-0.2931) for allele B (G-base). Our preliminary association study indicated that this SNP is significantly associated with traits of Average Daily Feed Intake (ADFI) and Carcass Length (CL) (p<0.01). In addition, the FBP1 gene was assigned on BTA8 by a hybrid radiation (RH) mapping method.
This study was conducted to observe the physico-chemical exchange and effect of amino-carbonyl reaction between fructose and glycine . When various buffer solutions were added to equimolar mixture of fructose and glycine at pH 6.0 and $100^{\circ}C$, the browning effect was markedly observed by Mcllvaine buffer. Among the combinations of temperature and reaction time, the deep browning effect was obtained above $100^{\circ}C$, 3hr A marked browning effect obtained above pH 7.0 but little observed below pH 7.0. The browning effect was markedly increased at high fructose concentration. It required 4.0hrs and 32.9hrs to decrease 50% of initial concentration of fructose and glycine at $100^{\circ}C$ and pH 7 but 0.9hrs and 3.8hrs at $120^{\circ}C$, pH 7.0, respectively. The rate constant of fructose and glycine at $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C$ were $1.78{\times}10^{-1},\;2.11{\times}10^{-2}\;and\;7.74{\times}10^{-1},\;1.83{\times}10^{-1}$, respectively. The formation of HMF was likely to follow the first order kinetics. The addition of 0.1M sodium sulfite, 0.1M sodium bisulfite and 0.1M calcium chloride to equimolar mixture (0.05M) surpressed the reaction up to 76.8%, 76.8% and 96.4%, respectively.
Singh, Jeet Bahadur;Vyas, Deepak;Kumar, Har Darshan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.7
no.2
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pp.127-131
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1997
Alkaline phosphatase (APase) was found to be inducible in Anabaena sp. strain CA Growth was less than control in presence of most amino acids except glycine and serine, but most amino acids enhanced APase activity. Highest APase activity was recorded in tyrosine supplemented culture followed by hydroxyproline, cystein, valine and glutamic acid. Threonine supplemented material showed lowest APase level (1.8 nmol/mg protein/min). Lactose, glucose, sodium pyruvate and succinate stimulated growth but not APase activity. APase activity was high in the presence of sucrose, mellibiose, mannitol, arabinose, maltose and sorbose, even though the growth in these supplements was less than in control. Organic phosphate sources supported good growth of the organism. Best growth occurred in presence of inorganic phosphate, adenosine diphosphate, fructose 1,6-diphosphate or ribulose 1,5-diphosphate, followed by other phosphorus sources tested. APase activity in presence of any of the organic phosphate sources was 3 to 5 fold low as compared to phosphate limited culture. Also, there was no APase activity in cultures grown on inorganic phosphate. These data indicate that most amino acids and a few carbohydrates (sucrose, mellibiose, arabinose and sorbose) are suitable for APase production. Lactose, glucose, pyruvate or succinate may be used as a carbon source during photoheterotrophic growth of the cyanobacterium. Glycine and serine are preferred nitrogen sources for its growth. Phosphate repressible APase activity has been found in Anabaena sp. strain CA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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