To find out the growth conditions for the maximum activity of nitrogenase which catalyzes nitrogen fixation in Rhodobacter sphaeroides, the promoter activities of nifA and nifH were analyzed and the results indicated that expression of both nifA and nifH was increased in response to deprivation of both O2 concentration and nitrogen source. The nifA mutant was constructed by deleting the gene to investigate the effect of NifA, the transcriptional regulator, on the nifH and nifA expression in R. sphaeroides. Analysis of expression of nif genes using the nifA::lacZ and nifH::lacZ fusions in the nifA mutant revealed that NifA acts as a positive activator for nifH and an autoregulator in its own expression. The promoter activities of nifA and nifH in the prrA mutant grown under anaerobic and ${NH_4}^+$-free conditions were derepressed, comparing with those of the wild-type grown under the same conditions, indicating that the prrA product acts as a positive regulator in expression of nifA and nifH.
The total size of the pF AR1, a genomic clone of Frankia FaCI, was estimated to be about 44Kb by summation of the individual fragment length generated by single or double restriction enzymes. Southern hybridization analyses with Azotobacter vinelandii nif-genes as probes and partial sequencing analyses of the subclones revealed that organization of the nif-gene in the FaCI strain was nifV, H, D, K, E, N, X, W, B. The organization of the structural genes for nitrogenase is the same in this Frankia strain as it is in most other nitrogen-fixing prokaryotes but the positioning of the nifV-like gene relative to the nifHDK cluster differs. A consensus nif-promoter-like sequence, found at 5' of nifH, was not detected upstream of the niJV-like gene. nifV-like gene contained a ORF of 1206 NT encoding 401 amino acids. The nucleotide sequence and deduced amino acid sequence of the gene exhibit homology value of 65% and 41% with that from A vinelandii, respectively. The putative Shine-Dargamo sequences were present preceding nitK, nifH, D, K, and nifE, and in nitK gene putative start codon GTG was detected instead of A TG. The nucleotide and amino acid sequence of niIK of FaCI showed 82% and 76% homolgy with those of Frankia HFPCc 13, respectively. Amino acid sequence of niIK showed 69% and 61% homology with those of A vinelandii, Klebsiella pnewnoniae, respectively, while that of nifE 73% and 71%, respecti vely.i vely.
보리수나무(Elaeagnus umbellata) 뿌리혹엣 분리한 공생균주인 Frankia 균주 EuIK1 게놈에 대해 K. pneumoniae의 nifH,D를 탐침으로 Southern hybridization을 수행한 결과, 3.2 Kb와 5.5 Kb BamHI 절편과 15 Kb PstI 절편이 강한 혼성화 반응을 보여 이들 절편에 nifH,D 유전자가 존재함을 확인하였다. 동일 탐침을 사용한 colony hybridization을 통해 pWE15 cosmid vector 에 작성되 게놈 library로부터 하나의 nif-클론 (pEuNIF)을 선별하였다. 이 클론을 BamHI으로 절단한 후 동일한 탐침으로 혼성화 반응을 수행한 결과, 3.2 Kb와 5.5 Kb가 강한 혼성화 반응을 보였으며, 이 결과는 게놈 혼성화 반응 결과와 일치하였다. 그러나 Frankia FaC1의 nifH 만을 탐침으로 이용한 결과 3.2Kb BamHI 절편만이 혼성화 반응을 나타내었다. 또한 3.2 Kb의 3‘ 말단과 5.5 Kb의 5’ 말단의 염기서열로부터 추론한 아미노산 서열을 ArI3의 nifD와 비교한 결과 182번부터 240번까지, 241번부터 282번까지의 아미노산 서열과 각각 매우 높은 유사성을 보였다. 이러한 결과로부터 3.2Kb 절편에는 nifH와 일부의 nifD 서열이 존재하고, 이 절편에 연속된 5.5Kb 절편에는 나머지 nifD서열이 존재함을 알 수 있었다.
물오리나무의 뿌리혹에서 분기한 Frankia sp. SNU 014201 공생균주의 게놈내에 13.5 kb의 EcoRI, 18.0 kb 의 BamHI, 10.5 kb의 Bg/II, 4.5 kb의 KpnI 절편에 nif-H, D 유전자가 존재함을 확인하였다. 람다 파아지 EMBI3-BamHI arm을 사용하여 제조한 genomic library 에서 nif유전자를 포함하고 있는 14개의 재조합 파아지 클론을 선별하였다. 이들 중 Ahnif-12번 클론은 nif 유전자를 포함하고 있는 18kb 의 삽입 DNA 를 가지고 있었으며, 이중 7.9 kb 의 BamHI 절편내에 nif-H. D. K가 3.6kb 의 HindIII/KpnI 절편내에 nif D 의 일부와 H 가 위치하고 있었다. 따라서 이등 절편을 각각 subcloning 하고 제한효소 지도를 작성한 결과, Frankia sp. SNU 01420의 nif-H. D. K 유전자는 6.5 kb 의 Hind III/Bam HI 절편과 5.2 kb Sal/IBamHI 절편내에 연속 배열하고 있다.
해녀콩 뿌리혹의 질소고정 공생균인 Rhizobium sp. SNU003 균주의 게놈내 7.9 kb 의 EcoRI, 6.5kb 의 SalI, 7.3 kb 의 HindIII 와 4.4 kb 의 PstI 절편에 nifHD 가 존재함을 확인하였다. 람다파아지 EMBL3-BamHI arm 을 사용하여 genomic library 를 제조하였으며 이로부터 nif-유전자를 포함하고 있는 9개의 재조합 파아지 클론을 선별하였다. 이들 중 15.3 kb 의 삽입 DNA 를 가지고 있는 Rnif-6 클론은 7.6 kb 의 BamHI/SacI 절편에 nifHD 가 위치하고 있었다. 따라서 이절편을 pUC19 에 sub cloning 하고 제한효소 지도를 작성한 결과 Rhizobium sp. SNU003 의 nifH 와 nifD 는 4.5 kb 의 BamHI/BglII 절편에 연속배열하고 있다.
Helicobacter pylori (H. pylori) survives in acidic and fluctuating pH conditions of the stomach. The pH effect on H. pylori proteins is important for the advanced understanding of its evolution and viability, although this bacterium has the molecular machinery that neutralizes the acidic condition. HP1492 is known as a conserved NifU-like protein from H. pylori. NifU is a nitrogen fixation protein that mediates the transfer of iron-sulfur (Fe-S) cluster to iron-sulfur proteins like ferredoxin. Commonly, the monomeric reduced state of NifU can be converted to the dimeric oxidized state by intermolecular disulfide bond formation. Because it remains unclear that HP1492 actually behaves as known NifU protein, we first found that this protein can adopt both oxidized and reduced forms using size exclusion chromatography. Circular dichroism experiment showed that HP1492 is relatively well-structured at pH 6.5, compared to other pH conditions. On the basis of the backbone resonance assignment of HP1492, we further characterized the residues that are sensitive to pH using NMR spectroscopy. These residues showing large chemical shift changes could be mapped onto the secondary structure of the protein. Our results could provide the foundation for structural and biophysical studies on a wide spectrum of NifU proteins.
Rodobacter sphaeroides에서 orf282 유전자는 cbb3 terminal oxidase를 암호화하는 ccoNOQP 오페론과 혐기적 활성자인 FnrL을 암호화하는 fnrL 유전자 사이에 있으며, 아직은 기능이 잘 알려지지 않았다. orf282 유전자의 기능을 알기 위해 우리는 orf282의 일부를 삭제함으로써 유전자를 붕괴시켜 orf282-minus mutant를 제조하였다. 두개의 FnrL 결합 부위가 orf282의 upstream에 존재한다는 것이 밝혀져 있으며, orf282 유전자가 FnrL에 의해 양성적으로 조절된다는 것이 증명되었다. orf282 유전자는 B875와 B800-850 spectral complexes의 형성과 관련이 없다. orf282 mutant에서의 cbb3 oxidase 활성을 wild type와 비교해보면 orf282 유전자가 ccoNOQP 오페론의 조절과 cbb3 cytochrome c oxidase의 생합성과 무관하다는 것을 알 수 있다. orf282 mutant의 구조 유전자인 nifH와 조절유전자인 nifA의 프로모터 활성이 증가한 것은 orf282 유전자 산물이 nifH와 nifA의 발현에서 음성적 effector로 작용한다는 것을 시사한다.
Using a Tn5-Mob system, pEA9 was characterized as a self-transmissible plasmid carrying a kanamycin resistance marker. The self-transfer frequencies of pEA9 varied greatly depending on pH values. The transfer frequency was about $4\times 10^{-5}$ at pH 5, that was 10 times higher than one at pH 6.5. With a helper plasmid, transfer frequencies were increased about $10^{4}$ times than the frequencies obtained without it.
HP1492 is a NifU-like protein of Helicobacter pylori (H. pylori) and plays a role as a scaffold which transfer Fe-S cluster to Fe-S proteins like Ferredoxin. To understand how to bind to iron ion or iron-sulfur cluster, HP1492 was expressed and purified in Escherichia coli (E. coli). From the NMR measurement, we could carry out the sequence specific backbone resonance assignment of HP1492. Approximately 91% of all resonances could be assigned unambiguously. By analyzing results of CSI and TALOS from NMR data, we could predict the secondary structure of HP1492, which consists of three ${\alpha}$-helices and three ${\beta}$-sheets. This study is an essential step towards the structural characterization of HP1492.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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