The present study describes the gene cloning, overexpression and characterization of a novel nitrilase from hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima MSB8. The nitrilase gene consisted of 804 base pairs, encoding a protein of 268 amino acid residues with a molecular mass of 30.07 kDa after SDS-PAGE analysis. The optimal temperature and pH of the purified enzyme were 45℃ and 7.5, respectively. The enzyme demonstrated good temperature tolerance, with 40% residual activity after 60 min of heat treatment at 75℃. The kinetic constants Vmax and Km of this nitrilase toward 3-cyanopyridine were 3.12 μmol/min/mg and 7.63 mM, respectively. Furthermore, this novel nitrilase exhibited a broad spectrum toward the hydrolysis of the aliphatic nitriles among the tested substrates, and particularly was specific to aliphatic dinitriles like succinonitrile, which was distinguished from most nitrilases ever reported. The catalytic efficiency kcat/Km was 0.44 /mM/s toward succinonitrile. This distinct characteristic might enable this nitrilase to be a potential candidate for industrial applications for biosynthesis of carboxylic acid.
Aglycon protopanaxatriol (APPT) has valuable pharmacological effects such as memory enhancement and tumor inhibition. ${\beta}$-Glycosidase from the hyperthermophilic bacterium Dictyoglomus turgidum (DT-bgl) hydrolyzes the glucose residues linked to APPT, but not other glycoside residues. ${\beta}$-Glycosidase from the hyperthermophilic bacterium Pyrococcus furiosus (PF-bgl) hydrolyzes the outer sugar at C-6 but not the inner glucose at C-6 or the glucose at C-20. Thus, the combined use of DT-bgl and PF-bgl is expected to increase the biotransformation of PPT-type ginsenosides to APPT. We optimized the ratio of PF-bgl to DT-bgl, the concentrations of substrate and enzyme, and the reaction time to increase the biotransformation of ginsenoside Re and PPT-type ginsenosides in Panax ginseng leaf extract to APPT. DT-bgl combined with PF-bgl converted 1.0 mg/ml PPT-type ginsenosides in ginseng leaf extract to 0.58 mg/ml APPT without other ginsenosides, with a molar conversion of 100%. We achieved the complete biotransformation of ginsenoside Re and PPT-type ginsenosides in ginseng leaf extract to APPT by the combined use of two ${\beta}$-glycosidases, suggesting that discarded ginseng leaves can be used as a source of the valuable ginsenoside APPT. To the best of our knowledge, this is the first quantitative production of APPT using ginsenoside Re, and we report the highest concentration and productivity of APPT from ginseng extract to date.
Minseok Cha;Jun-Ha Kim;Hyo-Jin Choi;Soo Bin Nho;Soo-Yeon Kim;Young-Lok Cha;Hyoungwoon Song;Won-Heong Lee;Sun-Ki Kim;Soo-Jung Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제33권10호
/
pp.1384-1389
/
2023
This work aimed to evaluate the feasibility of biohydrogen production from Barley Straw and Miscanthus. The primary obstacle in plant biomass decomposition is the recalcitrance of the biomass itself. Plant cell walls consist of cellulose, hemicellulose, and lignin, which make the plant robust to decomposition. However, the hyperthermophilic bacterium, Caldicellulosiruptor bescii, can efficiently utilize lignocellulosic feedstocks (Barley Straw and Miscanthus) for energy production, and C. bescii can now be metabolically engineered or isolated to produce more hydrogen and other biochemicals. In the present study, two strains, C. bescii JWCB001 (wild-type) and JWCB018 (ΔpyrFA Δldh ΔcbeI), were tested for their ability to increase hydrogen production from Barley Straw and Miscanthus. The JWCB018 resulted in a redirection of carbon and electron (carried by NADH) flow from lactate production to acetate and hydrogen production. JWCB018 produced ~54% and 63% more acetate and hydrogen from Barley Straw, respectively than its wild-type counterpart, JWCB001. Also, 25% more hydrogen from Miscanthus was obtained by the JWCB018 strain with 33% more acetate relative to JWCB001. It was supported that the engineered C. bescii, such as the JWCB018, can be a parental strain to get more hydrogen and other biochemicals from various biomass.
A homologous gene to alanine racemase was cloned from a hyperthermophilic bacterium, Aquifex pyrophilus. The cloned gene encodes a protein of 341 amino acids, which has a significant homology to alanine racemase of Bacillus stearothermophilus, Lactobacillus brevis, and E. coli. When the gene was expressed in Escherichia coli, it produced a 40 kDa protein. The purified protein contains one mole pyridoxal 5-phosphate per one mole of protein, which is essential for catalytic activity of alanine racemase. The purified protein catalyzed racemization of L-alanine to D-alanine, or vice versa, indicating that the cloned gene encoded alanine racemase. It also showed significant racemization activity against L-serine and ${\alpha}-aminobutylic$ acid. The A. pyrophilus alanine racemase showed strong thermostability, and it maintained catalytic activity in the presence of organic solvents.
A suproxide dismutase gene of Aquifex pyroprolus, a novel marine hypenhermophilic bacterium, was cloned, expressed, and characterized. The SOD of A pyrophilus (ApSOD) is an iron-containing homo-oligomeric protein with a monomeric molecular weight of 24.2 kDa. the amino acid sequence is similar to those of known Mn- and Fe-SODs from thermophilic archaea, and metal binding residues in all SOD sequences from different species are also conserved in A. pyrophilus SOD. (omitted)
Pyrococcus furiosus α-amylase can hydrolyze α-1,4 linkages in starch and related carbohydrates under hyperthermophilic condition (~ 100℃), showing great potential in a wide range of industrial applications, while its relatively low productivity from heterologous hosts has limited the industrial applications. Bacillus subtilis, a gram-positive bacterium, has been widely used in industrial production for its non-pathogenic and powerful secretory characteristics. This study was conducted to increase production of P. furiosus α-amylase in B. subtilis through three strategies. Initial experiments showed that co-expression of P. furiosus molecular chaperone peptidyl-prolyl cis-trans isomerase through genomic integration mode, using a CRISPR/Cas9 system, increased soluble amylase production. Therefore, considering that native P. furiosus α-amylase is produced within a hyperthermophilic environment and is highly thermostable, heat treatment of intact culture at 90℃ for 15 min was performed, thereby greatly increasing soluble amylase production. After optimization of the culture conditions (nitrogen source, carbon source, metal ion, temperature and pH), experiments in a 3-L fermenter yielded a soluble activity of 3,806.7 U/ml, which was 3.3- and 28.2-fold those of a control without heat treatment (1,155.1 U/ml) and an empty expression vector control (135.1 U/ml), respectively. This represents the highest P. furiosus α-amylase production reported to date and should promote innovation in the starch liquefaction process and related industrial productions. Meanwhile, heat treatment, which may promote folding of aggregated P. furiosus α-amylase into a soluble, active form through the transfer of kinetic energy, may be of general benefit when producing proteins from thermophilic archaea.
The gene encoding Aquifex pyrophilus (Apy) DNA polymerase was cloned and sequenced. The Apy DNA polymerase gene consists of 1,725 bp coding for a protein with 574 amino acid residues. The deduced amino acid sequence of Apy DNA. polymerase showed a high sequence homology to Escherichia coli DNA polymerase I-like DNA polymerases. It was deduced by amino acid sequence alignment that Apy DNA polymerase, like the Klenow fragment, has only the two domains, the $3'{\rightarrow}5'$ exonuclease domain and the $5'{\rightarrow}3'$ polymerase domain, containing the characteristic motifs. The Apy DNA polymerase gene was expressed under the control of T7lac promoter on the expression vector pET-22b(+) in E. coli. The expressed enzyme was purified by heat treatment, and Cibacron blue 3GA and $UNO^{TM}$ Q column chromatographies. The optimum pH of the purified enzyme was 7.5, and the optimal concentrations of KCl and $Mg^{2+}$ were 20 mM and 3 mM, respectively. Apy DNA polymerase contained a double strand-dependent $3'{\rightarrow}5'$ proofreading exonuclease activity, but lacked any detectable $5'{\rightarrow}3'$ exonuclease activity, which is consistent with its amino acid sequence. The somewhat lower thermostability of Apy DNA polymerase than the growth temperature of A. pyrophilus was analyzed by the comparison of amino acid composition and pressure effect.
Glycosylation of aesculetin was performed using amylosucrase from the hyperthermophilic bacterium Deinococcus geothermalis DSM 11300 to improve the solubility and biological activity of aesculetin. A newly synthesized aesculetin glycoside was identified as α-cichoriin (aesculetin 7-α-D-glucoside) by nuclear magnetic resonance analysis. The solubility of α-cichoriin was 11 times higher than that of aesculetin because of the attached glucose moiety. Aesculetin and α-cichoriin had no significant effect on the proliferation of normal cells, such as RAW 264.7, but they showed a cell proliferation inhibitory effect on B16F10 melanoma cells. Unlike treatment with aesculetin and α-cichoriin, aesculin (aesculetin 6-β-D-glucoside) showed no antiproliferative activity in B16F10 cells. Based on the molecular structures of aesculin and α-cichoriin, the position where glucose binds to aesculetin and the anomeric configuration between glucose and aesculetin are thought to be important for exerting an antiproliferative effect on the B16F10 cell line. Based on these results, we propose that α-cichoriin, the α-glycosylated form of aesculetin, may serve as a model for developing phytochemical analogs with therapeutic potential for the treatment of diseases associated with tumor cell proliferation without cytotoxicity to normal cells.
An extremely thermostable xylanase gene, xynB, from the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima MSB8 was successful expressed in Kluyveromyces lactis. The response surface methodology (RSM) was also applied to optimize the medium components for the production of XynB secreted by the recombinant K. lactis. The secretion level (102 mg/l) and enzyme activity (49 U/ml) of XynB in the optimized medium (yeast extract, lactose, and urea; YLU) were much higher than those (56 mg/l, 16 U/ml) in the original medium (yeast extract, lactose, and peptone; YLP). The secretory efficiency of mature XynB was also improved when using the YLU medium. When the mRNA levels of 13 characterized secretion-related genes in the K. lactis cultured in YLP and YLU were detected using a semiquantitative RT-PCR method, the unfolded protein response (UPR)-related genes, including ero1, hac1, and kar2, were found to be up-regulated in the K. lactis cultured in YLU. Therefore, the nutrient ingredients, especially the nitrogen source, were shown to have a significant influence on the XynB secretory efficiency of the host K. lactis.
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.