• 약학회지
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• 제45권3호
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• pp.245-250
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• 2001

Aminoacyl tRNA synthetases of bacteria are known as potential targets for new anti-microbial agents. To isolate new inhibitors of bacterial methionyl-tRNA synthetases from natural sources, a new target-oriented screening system using whole cells which are over-expressing a target enzyme was developed. Approximately 8,000 culture broths of microorganisms from soils were tested by this screening system. Among them, ten culture broths was found to contain inhibitory activity against methionyl -tRNA synthetases of Escherichia coli. For the validation of the screening system, this new method was compared with in vitro enzymatic method. Seven out of 10 culture broths showed inhibitory activity against methionyl-tRNA synthetases of E. coli. This result showed that the new screening system was comparable to the enzyme assay. Thus we believe that our screening system as a new method can be applied for the screening of new antibiotics inhibiting bacterial methionyl-tRNA synthetases from natural products.

• BMB Reports
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• 제28권4호
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• pp.363-367
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• 1995

E. coli methionyl-tRNA synthetase is one of the class I tRNA synthetases. The Tryptophane residue at the position 461 located in the C-terminal domain of the enzyme is a key amino acid for the interaction with the anticodon of $tRNA^{Met}$. W461 was replaced with other amino acids to determine the chemical requirement for the interaction with the anticodon of $tRNA^{Met}$. Saturation mutagenesis at the position 461 generated a total of 12 substitution mutants of methionyl-tRNA synthetase. All the mutants showed the same in vivo stability as the wild-type enzyme, suggesting that the amino acid substitutions did not cause severe conformational change of the protein The mutants containing tyrosine, phenylalanine, histidine and cysteine substitutions showed in vivo activity while all the other mutants did not. The comparison of the in vitro aminoacylation activities of these mutants showed that aromatic ring structure, Van der Waals volume and hydrogen bond potential of the amino acid residue at the position 461 are the major determinants for the interaction with the anticodon of $tRNA^{Met}$.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.110-121
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• 2005

E.coli methionyl tRNA synthetase consist of 676 amino acids and plays a key role in initiation of protein synthesis. The native form of this enzyme is a homodimer, but the monomeric enzyme truncated approximately C-terminal 120 amino acids retains the full enzymatic activities. X-ray crystal structure of the active monomeric enzyme shows that it has two domains. The N-terminal domain is thought to be a binding site for acceptor stem of tRNA, ATP, and methionine. The C-terminal domain is mainly a-helical and makes an interaction with the anticodon of $tRNA^{Met}$. Especially it is suggested that the region of helix-loop-helix including the tryptophan residue at the position 461 may be the essential for the interaction with anticodon of $tRNA^{Met}$. In this work the structure and function of E. coli methionyl-tRNA synthetase was studied by spectroscopic method (NMR, CD, Fluorescence). The importance of tryptophan residue at the position 461 was investigated by fluorescence spectroscopy. Tryptophan 461 is expected to be an essential site for the interaction between E. coli methionyl-tRNA synthetase and E. coli $tRNA^{Met}$. Proton and heteonuclear 2-dimensional NMR spectroscopy were also used to elucidate the protein-tRNA interaction.

• BMB Reports
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• 제32권6호
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• pp.547-553
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• 1999

Aminoacyl-tRNA synthetases are essential enzymes catalyzing the attachment of specific amino acids to cognate tRNAs. In the present work, the substrate analogue L-methionine hydroxamate was used to identify functional residues located in the active site of the E. coli methionyl-tRNA synthetase (MetRS). This compound inhibited bacteria, yeast, and human MetRS activities to a similar degree, suggesting a conserved active site structure and mechanism between MetRSs of different phylogenetic domains. Mutants of the E. coli MetRS resistant to methionine hydroxamate were also isolated. These mutants contained a substitution either at T10, Y15, or Y94. These residues are highly conserved among the different MetRSs and the mutants showed decreased aminoacylation activity, suggesting their functional and structural significances. The putative roles of these residues are discussed on a structural basis.

• 생명과학회지
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• 제28권2호
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• pp.170-175
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• 2018

파킨슨병은 두번째로 많이 발병하는 퇴행성 신경질환이며 약 5-10%는 유전된다. Leucine-rich repeat kinase 2(LRRK2)는 그 돌연변이의 일부가 파킨슨병을 일으키는 유전자이다. LRRK2에는 인산화효소와 GTPase 기능이 있는 도메인과 함께 단백질 상호작용에 관여하는 Leucine-rich repeat (LRR), WD40 도메인이 존재하여, LRRK2와 상호작용하는 단백질이 파킨슨병 발병에 중요한 역할을 함을 암시한다. 우리는 이러한 LRRK2와 상호작용하는 단백질을 규명하여 그 단백질의 세포내 기능을 통해 역으로 LRRK2의 기능을 밝히고자 하였다. NIH3T3 세포 용해물을 LRRK2 항체와 IgG로 각각 면역침강하여 LRRK2 항체 침강반응에서만 특이적으로 나타나는 단백질 밴드를 질량 분석한 결과, methionyl-tRNA synthetase (MRS)로 나타났다. LRRK2와 MRS의 상호작용은 면역침강반응과 GST-pull down assay를 통해 확인됐다. 병을 유발하는, LRRK2의 돌연변이인 G2019S가 인산화효소 활성을 증가시키므로 LRRK2가 MRS를 인산화하는 지를 조사한 결과, LRRK2재조합단백질은 MRS 단백질을 인산화 하지 않았다. 또한 이들 두 단백질의 각각의 양 증가가 상대 단백질의 양 증가, 즉 안정성에 영향을 미치는 지를 조사하였으나 안정성의 변화를 관찰하지 못하였다. 결론적으로, MRS는 LRRK2와 상호작용을 하지만 LRRK2 인산화효소의 기질은 아니다.

• Molecules and Cells
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• 제43권3호
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• pp.304-311
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• 2020

Methionyl-tRNA synthetase (MRS) is essential for translation. MRS mutants reduce global translation, which usually increases lifespan in various genetic models. However, we found that MRS inhibited Drosophila reduced lifespan despite of the reduced protein synthesis. Microarray analysis with MRS inhibited Drosophila revealed significant changes in inflammatory and immune response genes. Especially, the expression of anti-microbial peptides (AMPs) genes was reduced. When we measured the expression levels of AMP genes during aging, those were getting increased in the control flies but reduced in MRS inhibition flies age-dependently. Interestingly, in the germ-free condition, the maximum lifespan was increased in MRS inhibition flies compared with that of the conventional condition. These findings suggest that the lifespan of MRS inhibition flies is reduced due to the down-regulated AMPs expression in Drosophila.

• 생명과학회지
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• 제25권9호
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• pp.1007-1013
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• 2015

원핵생물체의 생명유지에 중요한 역할을 담당하는 유전자들을 밝히기 위해 미생물 유전체들 사이의 공통적 유전자를 파악하는 COG 알고리즘을 이용하였다. 원핵생물 711종 모두에 보존적인 것은 COG0080 (Ribosomal protein L11) 1개였다. 708종 이상의 원핵생물에 보존적인 22개의 ortholog 중 전사관련 2개, tRNA synthetase 관련4개, ribosamal large subunit 8개, ribosomal small subunit 7개였다. 700종 이상의 원핵생물에 보존적인 COG는 58개였다. 이중 리보좀을 구성하는 소단위체 등 번역 관련 COG가 50개(86.2%), 전사관련 COG가 4개(6.9%)로 나타나 생명현상에서의 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 58개의 COG 중 보존성은 COG0060 (Isoleucyl tRNA synthetase)이 가장 높았고 COG0143 (Methionyl tRNA synthetase)이 가장 낮았다. 문(phylum)과 강(class) 수준에서 보존적 유전자들의 평균과 분산으로 유전체 분석을 수행한 결과 변이가 큰 고세균은 진정세균과 구분되었으며 편차는 일부 진정세균이 고세균보다 컸다. 보존적 유전자를 탐색하는 본 연구의 기법은 기초과학 연구와 함께 항균제 개발과 항암요법 개발 등에도 유용할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제28권2호
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• pp.223-228
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• 2018

동해안 지역 수산발효식품과 수산물로부터 다양한 종류의 유산균들을 분리하여 감마아미노낙산(GABA) 활성을 위해 분석을 하였다. 박층크로마토그래피(TLC)를 이용하여 GABA를 생성하는 4개의 균주를 확보하였으며, 16S rRNA sequencing 분석 결과를 통해 FSFL0004, FSFL0005, FSFL0036 균주는 Lactobacillus (Lb.) brevis, 그리고 FGL0007은 Lactococcus (Lc.) lactis에 가장 유사한 것으로 확인하였다. Lb. brevis FSFL0004와 FSFL0005는 발효된 아귀로부터 분리되었고, Lb. brevis FSFL0036는 갈치 젓갈로부터 분리되었으며, Lc. lactis FGL0007 균주는 참가자미의 내장으로부터 분리되었다. 고속액체크로마토그래피(HPLC)를 사용한 정량분석결과를 보면, FSFL0004, FSFL0005, FSFL0036과 FGL0007에서 각각 $10,754.37{\mu}g/ml$, $13,082.79{\mu}g/ml$, $12,290.19{\mu}g/ml$, $45.07{\mu}g/ml$의 GABA가 생성되었다. GABA가 풍부한 낙농제품의 발효 종균으로서 상용화 실험을 위해 1% MSG를 포함한 탈지방우유에 4개의 균주를 각각 접종하였다. TLC 결과를 보면 4개의 균주 모두가 GABA 생성을 보였다. HPLC 분석 결과를 보면, 4균주 중 Lc. lactis FGL0007이 가장 높은 GABA 생성($431.42{\mu}g/ml$)을 보였다. 본 연구의 내용은 GABA가 함유된 유제품 개발의 기반이 될 수 있을 것으로 생각한다.