• 미생물학회지
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• 제41권4호
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• pp.306-311
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• 2005

Lumazine protein은 lux operon의 하류 영역에 존재하는 riboflavin synthase와 아미노산 상동성을 보일 뿐만 아니라, riboflavin synthase의 기질인 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine (lumazine)과 결합하여 청록색의 형광을 내게 하는 형광 단백질이다. 발광세균 Photobacterium phosphoreum의 lumazine protein을 코드하는 유전자의 염기서열을 결정하였는데, 이 유전자는 lux operon의 656 bp 상류의 영역에 존재하며, lux operon과는 서로 반대 방향으로 전사되는 것으로 나타났다. 중합효소 연쇄 반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)의 방법으로 아미노-말단 절반 lumazine protein을 코드하게 되는 유전자(lumP-N)를 클로닝하여 형질전환의 방법으로 대장균에 유전자를 전이시켜 이들의 유전자의 발현 양상을 조사하여 보았는바, lumP 전체 유전자(lumP-W)가 삽입되어 있는 재조합 플라스미드에서는 발현이 매우 미약한 반면에 아미노 -말단(lumP-N)이 들어있는 경우는 과발현됨을 보였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권6호
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• pp.1673-1678
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• 2013

Lumazine protein is a member of the riboflavin synthase superfamily and the intense fluorescence is caused by non-covalently bound to 6,7-dimethyl 8-ribityllumazine. To figure out the binding modes and the structure of the N-terminal domain of lumazine protein, the wild type of protein extending to amino acid 118 (N-LumP 118 Wt) and mutants of N-LumP 118 V41W, S48W, T50W, D64W, and A66W from Photobacterium leiognathi were purified. The biochemical properties of the wild type and mutants of N-LumP 118 proteins were analyzed by absorbance and fluorescence spectroscope. The peak of absorbance and fluorescence of lumazine ligand were shifted to longer wavelength on binding to N-LumPs. The observed absorbance value at 410 nm of lumazine bound to N-LumP 118 proteins indicate that one mole of N-LumP 118 proteins bind to one mole of ligand of lumazine. Fluorescence analysis show that the maximum peak of fluorescence of N-LumP S48W was shifted to the longest wavelength by binding with 6,7-dimethyl 8-ribityllumazine and was shown to the greatest quench effect by acrylamide among all tryptophan mutants.

• 미생물학회지
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• 제49권2호
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• pp.205-210
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• 2013

루마진 단백질은 발광 세균인 Photobacterium 종에서 추출된 형광성 단백질이다. 형광성을 지닌 최소 크기의 Photobacterium leiognathi 야생형 아미노-말단 도메인 루마진 단백질(N-terminal domain of lumazine protein 118 wt)과 여러 영역에 tryptophan을 생성시킨 돌연변이 단백질들(N-LumP 118 V41W, S48W, T50W, D64W, A66W)을 코드하는 유전자들을 위치 지정 돌연변이(Site Directed Mutagenesis)와 중합효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction)을 통해 제조하였다. 위의 유전자들이 포함된 재조합 플라스미드를 대장균에 형질 전환시켜 과발현시키는 최적의 조건을 찾았으며, 발현된 야생형 및 돌연변이 아미노-말단 영역 루마진 단백질을 6X-His tag system을 이용하여 정제 하였다. 흡광 및 형광 분광광도계를 이용한 실험 결과 이들 단백질들은 리간드인 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine과 결합하여 형광성을 보유함을 보였다. 따라서 이들은 형광성을 지니게 되는 최소 크기의 루마진 단백질일 뿐만 아니라 형광성을 지닌 아미노산인 tryptophan이 여러 위치에 유일하게 존재함으로써 배향성 및 거리 등의 단백질의 구조 및 결합에 관한 심도 있는 연구에 탐침자로써 유용하게 활용 될 수 있을 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권4호
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• pp.1017-1020
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• 2010

• BMB Reports
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• 제55권4호
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• pp.175-180
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• 2022

Peptides are gaining substantial attention as therapeutics for human diseases. However, they have limitations such as low bioavailability and poor pharmacokinetics. Periostin, a matricellular protein, can stimulate the repair of ischemic tissues by promoting angiogenesis. We have previously reported that a novel angiogenic peptide (amino acids 142-151) is responsible for the pro-angiogenic activity of periostin. To improve the in vivo delivery efficiency of periostin peptide (PP), we used proteins self-assembled into a hollow cage-like structure as a drug delivery nanoplatform in the present study. The periostin peptide was genetically inserted into lumazine synthase (isolated from Aquifex aeolicus) consisting of 60 identical subunits with an icosahedral capsid architecture. The periostin peptide-bearing lumazine synthase protein cage nanoparticle with 60 periostin peptides multivalently displayed was expressed in Escherichia coli and purified to homogeneity. Next, we examined angiogenic activities of this periostin peptide-bearing lumazine synthase protein cage nanoparticle. AaLS-periostin peptide (AaLS-PP), but not AaLS, promoted migration, proliferation, and tube formation of human endothelial colony-forming cells in vitro. Intramuscular injection of PP and AaLS-PP increased blood perfusion and attenuated severe limb loss in the ischemic hindlimb. However, AaLS did not increase blood perfusion or alleviate tissue necrosis. Moreover, in vivo administration of AaLS-PP, but not AaLS, stimulated angiogenesis in the ischemic hindlimb. These results suggest that AaLS is a highly useful nanoplatform for delivering pro-angiogenic peptides such as PP.

• 미생물학회지
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• 제38권3호
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• pp.173-179
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• 2002

발광 박테리아인 Photobacterium species의 lux 오페론에서 발견된 riboflavin 생합성에 관여하는 유전자들(ribI,II,III,IV)의 기능을 조사하였다. 대장균에서 이들 유전자가 포함된 재조합 플라스미드를 발현시켰을 때 상당량의riboflavin이 합성되는 것을 확인하였으며, 또한 이들 유전자들(ribI,II,III,IV)의 기능을 riboflavin에 대하여 종속 영양체인 대장균 돌연변이주(BSV 11,18)를 이용한 유전학적인 방법과 생화학적 방법으로 분석한 결과, 이들은 각각 riboflavin synthase, 3,4-dihydroxy-2-butanone 4-phosphate (DHBP) synthase, lumazine synthase, GTP cyclohydrolase II활성도를 갖는 단백질을 코드하는 것으로 밝혀졌다. 이는Photobacterium species의 riboflavin 유전자 체계가 riboflavin 생합성에 관여하는 모든 5개의 유전자들이 한 오페론에 존재하는 Bacillus subtilis와 주요 riboflavin 유전자들이 분리되어 있는 대장균과는 다른, 중간적인 형태를 갖는다는 것을 나타낸다.

• BMB Reports
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• 제40권2호
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• pp.239-246
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• 2007

Riboflavin synthase from Escherichia coli is a homotrimer of 23.4 kDa subunits and catalyzes the formation of one molecule each of riboflavin and 5-amino-6-ribitylamino- 2,4(1H,3H)-pyrimidinedione by the transfer of a 4-carbon moiety between two molecules of the substrate, 6,7- dimethyl-8-ribityllumazine. Each subunit comprises two closely similar folding domains. Recombinant expression of the N-terminal domain is known to provide a $C_2$-symmetric homodimer. In this study, the binding properties of wild type as well as two mutated proteins of N-terminal domain of riboflavin synthase with various ligands were tested. The replacement of the amino acid residue A43, located in the second shell of riboflavin synthase active center, in the recombinant N-terminal domain dimer reduces the affinity for 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine. The mutation of the amino acid residue C48 forming part of activity cavity of the enzyme causes significant $^{19}F$ NMR chemical shift modulation of trifluoromethyl derivatives of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine in complex with the protein, while substitution of A43 results in smaller chemical shift changes.

• Journal of Veterinary Science
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• 제22권2호
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• pp.15.1-15.13
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• 2021

Background: Attenuated Salmonella strain can be used as a vector to transport immunogens to the host antigen-binding sites. Objectives: The study aimed to determine the protective efficacy of attenuated Salmonella strain expressing highly conserved Brucella immunogens in goats. Methods: Goats were vaccinated with Salmonella vector expressing individually lipoprotein outer-membrane protein 19 (Omp19), Brucella lumazine synthase (BLS), proline racemase subunit A (PrpA), Cu/Zn superoxide dismutase (SOD) at 5 × 10⁹ CFU/mL and challenge of all groups was done at 6 weeks after vaccination. Results: Among these vaccines inoculated at 5 × 10⁹ CFU/mL in 1 mL, Omp19 or SOD showed significantly higher serum immunoglobulin G titers at (2, 4, and 6) weeks post-vaccination, compared to the vector control. Interferon-γ production in response to individual antigens was significantly higher in SOD, Omp19, PrpA, and BLS individual groups, compared to that in the vector control (all p < 0.05). Brucella colonization rate at 8 weeks post-challenge showed that most vaccine-treated groups exhibited significantly increased protection by demonstrating reduced numbers of Brucella in tissues collected from vaccinated groups. Real-time polymerase chain reaction revealed that Brucella antigen expression levels were reduced in the spleen, kidney, and parotid lymph node of vaccinated goats, compared to the non-vaccinated goats. Besides, treatment with vaccine expressing individual antigens ameliorated brucellosis-related histopathological lesions. Conclusions: These results delineated that BLS, Omp19, PrpA, and SOD proteins achieved a definite level of protection, indicating that Salmonella Typhimurium successfully delivered Brucella antigens, and that individual vaccines could differentially elicit an antigen-specific immune response.

• 미생물학회지
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• 제47권1호
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• pp.14-21
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• 2011

리보플라빈 생성효소(riboflavin synthase)는 기질인 두 분자의 6,7-dimetyl-8-ribityllumazine과 결합 후, 4-탄소 단위(4-carbon unit)의 자리 옮김 반응을 거쳐 한 분자의 리보플라빈과 한 분자의 pyrimidine 유도체를 형성하는 반응을 촉매한다. 대장균(Escherichia coli) 리보플라빈 생성효소의 아미노-말단 도메인 절반(N-terminal domain half)과 카복시-말단 도메인 절반(C-terminal domain half)은 매우 유사한 내부 자체 아미노산 서열(intra-molecular amino acid sequence)을 갖는다. 아미노-말단 영역 리보플라빈 생성효소(N-RS) 단백질의 구조와 형광 특성을 알아보기 위하여 중합효소 연쇄 반응과 위치지정 돌연변이를 통하여 10개 이상의 돌연변이 아미노-말단 리보플라빈 생성효소 단백질을 코드 하는 유전자를 증폭시켜 pQE30 벡터에 삽입한 재조합 플라스미드를 제조하여, 과발현시킨 후 분리 정제하였다. 대부분의 아미노-말단 도메인 리보플라빈 생성효소의 돌연변이 단백질들은 야생형과 같이 형광성 리간드인 6,7-dimetyl-8-ribityllumazine 혹은 리보플라빈과 결합할 수 있는 능력을 지니고 있었으나, N-RS C47D, N-RS ET66,67DQ 돌연변이 단백질의 경우는 리간드와의 결합능력이 현저히 떨어져 형광을 띠지 않았다. 대부분의 돌연변이 단백질들의 형광 세기는 야생형 단백질(N-RS wt)보다 낮았으나, N-RS C48S는 예외적으로 야생형 단백질에 비해 2배 이상의 형광세기를 가졌다. 이와 같은 결과를 바탕으로 리보플라빈 생성효소와 형광성 리간드 사이의 상호작용을 예측 할 수 있으며, N-RS C48S 돌연변이 단백질의 형광성을 활용하여 효과적으로 효소 저해제를 발굴할 수 있는 고속다중 스크리닝 법(high-throughput screening system)으로써 활용될 수 있을 것이다.