Lactic acid bacteria (LAB), belonging to the Firmicutes phylum, lack heme biosynthesis and, thus, are characterized as fermentative and catalase-negative organisms. To verify the hypothesis that heme-rich-nutrients might compensate the heme-biosynthesis incapability of non-respiratory LAB in animal gut, a heme-rich-nutrient was fed to a dog and its fecal microbiome was analyzed. Firmicutes abundance in the feces from the heme-rich-nutrient-fed dog was 99%, compared to 92% in the control dog. To clarify the reason of increased Firmicutes abundance in the feces from the heme-rich-nutrient-fed dog, Lacobacillus gasseri were used as model anerobic LAB to study a purified heme (hemin). The anaerobic growth of L. gasseri in the medium with 25 µM hemin supplementation was faster than that in the medium without hemin, while the growth in the 50 µM hemin-supplemented medium did not vary. Cellular activities of the cytochrome bd complex were 1.55 ± 0.19, 2.11 ± 0.14, and 2.20 ± 0.08 U/gcell in the cells from 0, 25, and 50 µM hemin-supplemented medium, while intracellular ATP concentrations were 7.90 ± 1.12, 11.95 ± 0.68, and 12.56 ± 0.58 µmolATP/gcell, respectively. The ROS-scavenging activities of the L. gasseri cytosol from 25 µM and 50 µM hemin-supplemented medium were 68% and 82% greater than those of the cytosol from no hemin supplemented-medium, respectively. These findings indicate that external hemin could compensate the heme-biosynthesis incapability of L. gasseri by increasing the cytosolic ROS-scavenging and extra ATP generation, possibly through increasing the electron transfer. Increase in the number of anaerobic bacteria in heme-rich-nutrient-fed animal gut is discussed based on the results.
Seungki Lee;Ahyoung Choi;Kyung-Hoon Park;Youngjin Cho;Hyunjin Yoon;Pil Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.33
no.12
/
pp.1648-1656
/
2023
We have previously observed that feeding with single-cell hemoprotein (heme-SCP) in dogs (1 g/day for 6 days) and broiler chickens (1 ppm for 32 days) increased the proportion of lactic acid bacteria in the gut while reducing their body weights by approximately 1~2%. To define the roles of heme-SCP in modulating body weight and gut microbiota, obese C57BL/6N mice were administered varied heme-SCP concentrations (0, 0.05, and 0.5% heme-SCP in high fat diet) for 28 days. The heme-SCP diet seemed to restrain weight gain till day 14, but the mice gained weight again later, showing no significant differences in weight. However, the heme-SCP-fed mice had stiffer and oilier bodies compared with those of the control mice, which had flabby bodies and dull coats. When mice were dissected at day 10, the obese mice fed with heme-SCP exhibited a reduction in subcutaneous fat with an increase in muscle mass. The effect of heme-SCP on the obesity-associated dyslipidemia tended to be corroborated by the blood parameters (triglyceride, total cholesterol, and C-reactive protein) at day 10, though the correlation was not clear at day 28. Notably, the heme-SCP diet altered gut microbiota, leading to the proliferation of known anti-obesity biomarkers such as Akkermansia, Alistipes, Oscillibacter, Ruminococcus, Roseburia, and Faecalibacterium. This study suggests the potential of heme-SCP as an anti-obesity supplement, which modulates serum biochemistry and gut microbiota in high-fat diet-induced obese mice.
The conformational dynamics of heme pocket, a small vacant site near the binding site of heme proteins -myoglobin (Mb) and hemoglobin (Hb), was investigated after photolysis of carbon monoxide from MbCO and HbCO in D$_2$O solution at 283 K by probing time-resolved vibrational spectra of photolyzed CO. Two absorption bands, arising from CO in the heme pocket, evolve nonexponentially in time. The band at higher energy side blue shifts and broadens with time and the one at lower energy side narrows significantly with a negligible shift. These spectral evolutions are induced by protein conformational changes following photolysis that modify structure and electric field of heme pocket, and ligand dynamics in it. The conformational changes affecting the spectrum of photolyzed CO in heme pocket likely modulates ligand-binding activity.
Iron availability is limited in the environment and most bacteria have developed a system to acquire iron from host hemoproteins. Heme oxygenase plays an important role by degrading heme group and releasing the essential nutrient iron. The structure of Bacillus subtilis HmoB was determined to 2.0 ${\AA}$ resolution. B. subtilis HmoB contains a typical antibiotic biosynthesis monooxygenase (ABM) domain that spans from 71 to 146 residues and belongs to the IsdG family heme oxygenases. Comparison of HmoB and IsdG family proteins showed that the C-terminal region of HmoB has similar sequence and structure to IsdG family proteins and contains conserved critical residues for heme degradation. However, HmoB is distinct from other IsdG family proteins in that HmoB is about 60 amino acids longer in the N-terminus and does not form a dimer whereas previously studied IsdG family heme oxygenases form functional homodimers. Interestingly, the structure of monomeric HmoB resembles the dimeric structure of IsdG family proteins. Hence, B. subtilis HmoB is a heme oxygenase with a novel structural feature.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
/
1997.05a
/
pp.92-96
/
1997
고농도로 오염된 난분해성 유해오염물질은 토양계에 존재하고 있는 미생물에 대한 독성과 낮은 활성도로 인하여 복원기술 발전에 제한되어진다. 본 연구에서는 pH 4.8과 pH 7.7인 토양에 Phenanthrene을 인위적으로 오염시킨후 heme 촉매와 과산화수소를 이용하여 오염토양을 복원하는 기술에 대한l 기초적 연구를 수행하였다. Heme과 과산화수소를 오염토양에 첨가한 뒤 30일 반응후 토양내 존재하고 있는 Phenanthrene 초기농도 약 400 mg/kg soil에 대한 분해율은 pH 4.8과 7.7 오염토양내 각각 50%와 67%이었다. Heme과 과산화수소를 이용한 오염토양의 복원기술은 중성 오염토양에서 약 3일후 67% 빠르게 분해되는 결과를 보여주고 있다.
Administering ${\delta}-aminolevulinic$ acid (ALA) to isolated pea (Pisum sativum L.) chloroplasts resulted in an increase of heme synthesis in the heme branch of the tetrapyrrole pathway. At 0.1 mM ALA, in the presence of 1 mM $FeSO_4$ heme synthesis was stimulated up to 7 fold of that in the absence of $FeSO_4$. N-Methylmesoporphyrin IX (NMMP), a powerful inhibitor of ferrochelatase, inhibited heme synthesis by 95% at one micromolar concentration. The addition of A TP to the chloroplasts caused not only heme synthesis, but Mg-protoporphyrin IX synthesis in the chlorophyll branch of the tetrapyrrole pathway. In the presence of NMMP, however, inhibition of Mg-protoporphyrin IX synthesis was not observed whereas heme synthesis was inhibited completely.
To investigate the potential applications of bacterial heme, aminolevulinic acid synthase (HemA) was expressed in a Corynebacterium glutamicum HA strain that had been adaptively evolved against oxidative stress. The red pigment from the constructed strain was extracted and it exhibited the typical heme absorbance at 408 nm from the spectrum. To investigate the potential of this strain as an iron additive for swine, a prototype feed additive was manufactured in pilot scale by culturing the strain in a 5 ton fermenter followed by spray-drying the biomass with flour as an excipient (biomass: flour = 1:10 (w/w)). The 10% prototype additive along with regular feed was supplied to a pig, resulting in a 1.1 kg greater increase in weight gain with no diarrhea in 3 weeks as compared with that in a control pig that was fed an additive containing only flour. To verify if C. glutamicum-synthesized heme is a potential electron carrier, lactic acid bacteria were cultured under aerobic conditions with the extracted heme. The biomasses of the aerobically grown Lactococcus lactis, Lactobacillus rhamosus, and Lactobacillus casei were 97%, 15%, and 4% greater, respectively, than those under fermentative growth conditions. As a potential preservative, cultures of the four strains of lactic acid bacteria were stored at $4^{\circ}C$ with the extracted heme and living lactic acid bacterial cells were counted. There were more L. lactis and L. plantarum live cells when stored with heme, whereas L. rhamosus and L. casei showed no significant differences in live-cell numbers. The potential uses of the heme from C. glutamicum are further discussed.
We published that bacterial heme was over-produced in a recombinant Corynebacterium glutamicum expressing 5-aminolevulinic acid synthase ($hemA^+$) under control of a constitutive promoter ($P_{180}$) and the heme-producing C. glutamicum had commercial potentials; as an iron feed additive for swine and as a preservative for lactic acid bacteria. To enhance the heme production, the $hemA^+$ gene was expressed under controls of various promoters in the recombinant C. glutamicum. The $hemA^+$ expression by $P_{gapA}$ (a constitutive glycolytic promoter of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) led 75% increase of heme production while the expression by $P_{H36}$ (a constitutive, very strong synthetic promoter) resulted in 50% decrease compared with the control ($hemA^+$ expression by $P_{180}$ constitutive promoter). The $hemA^+$ expression by a late log-phase activating $P_{sod}$ (an oxidative-stress responding promoter of superoxide dismutase) led 50% greater heme production than the control. The $hemA^+$ expression led by a heat-shock responding chaperone promoter ($P_{dnaK}$) resulted in 121% increase of heme production at the optimized heat-shock conditions. The promoter strength and induction phase are discussed based on the results for the heme production at an industrial scale.
Rhizobium meliloti 102 F 51, the symbiotic partner of alfalfa, was mutagenized with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) and UV-irradiation. Three group of mutants which form white, white-pink and red nodules were selected. The adetylene reduction activity, nodulation activity, amount of heme synthesis during the nodulation, and ${\delta}-aminolevulinic$ acid synthetase (ALAS) and ${\delta}-aminolevulinic$ acid dehydratase (ALAD) activities in free living rhizobia and bacteroid states of the each group of mutants were compared. The mutants forming white nodules showed lower acetylene reduction activity compared to those of red nodule forming mutants. The two key enzymes for the heme synthetic pathway, ALAS and ALAD activities of the mutants forming red nodules was much higher than those of the mutants forming white nodules in bacteroid state, however no significant difference was observed in free living state. In the nodules the ALAS was detected only in bacteroid fraction, while ALAD was detected both in bacteroid and plant fraction. ALAS was dramatically increased with the heme synthesis during the nodulation, while ALAD was decreased in plant fraction but slight increase was observed in bacteroid fraction.
Iron bound to heme appears to be more bioavailable than iron salts. A clinical study was performed to investigate the absorption efficiency of heme-iron and iron-salt products available. Heme-iron and nonheme-iron supplements have become available in Korea. We performed iron absorption studies to compare the absorption of heme-iron polypeptide (HIP) products made from digested hemoglobin, produced in Korea (HIPk) and imported from Japan (HIj), with that of iron salts. In the study, 80 subjects were divided into 5 groups (n=56): placebo group; 12 mg glucose, HIPk group; 12 mg iron as HIPk, HIj group; 12 mg iron as HIj, iron-salt group 1; 12 mg of iron as ferrous aminoacetate, and iron-salt group 2; 100 mg iron as ferrous aminoacetate. Changes in serum iron levels were measured at 3 and 5 hours post ingestion. Absorption of iron in HIPk was higher compared to HIj, iron-salt or placebo. There was a significant inverse correlation between low serum iron levels $(<80{\mu}g/dl)$ and iron absorption from HIPk. These results demonstrated that HIPk was more bioavailable, even taken with a meal, and would have potential advantages over iron salt or HIj as an iron supplement. Our results indicate that heme-iron absorption is regulated by iron status through a heme receptor, whereas iron-salt absorption is unregulated.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.