• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제8권3호
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• pp.237-244
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• 1998

A study was carried out to elucidate the relation between the production of flavonol glycosides and the change of phenylalanine ammonia-lyase activity in cell suspension cultures of Ginkgo biloba by the unassisted and synergistic effects of various factors. The quercetin production showed a mixed-growth-associated pattern in cell suspension cultures. Fluorescent light and UV radiation increased phenylalanine ammonia-lyase (PAL) activity, and resulted in the increase of the production of quercetin and kaempferol ten- and four-fold, respectively, as compared to that obtained in the normal culture condition. The cell growth of Ginkgo biloba was enhanced .at higher temperatures whereas the quercetin production was at its maximum at low temperatures. Moreover, the quercetin production was increased by temperature change during the culture period. In particular, the quercetin production was at the highest level when the culture temperature was elevated from $10^{\circ}C\;to\;30^{\circ}C$. The addition of phenylalanine as a precursor in the culture medium stimulated an 8-fold increase in the production of quercetin; the addition of naringenin caused a l0-fold increase. The quercetin production was also greatly increased by feeding enzyme cofactors such as 2-ketoglutarate and ascorbic acid in the culture medium, but specific PAL activity was not increased except with phenylalanine feeding. The synergistic effect of UV radiation and naringenin feeding was observed, resulting in the increase of flavonol glycoside production at a rate higher than in any other case investigated.

• 생명과학회지
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• 제19권9호
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• pp.1226-1231
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• 2009

페닐케톤뇨증은 상염색체 열성으로 유전되며, phenylalanine-4-hydroxylase (PAH, EC 1.14.16.1)의 돌연변이에 의해 효소 불활성화를 초래하는 질환이다. 최근 유전자 재조합된 phenylalanine ammonia-lyse (PAL)에 의한 효소 대체요법이 보고된 바 있다. 이 효소를 경구용 약제로 개발하기 위하여 효소활성을 나타내기 위한 최적 조건들을 알아야 하며, 위장관내 소화효소에 의해 분해되지 않는 구조적 안정성을 유지하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 PAL의 생화학적 특성을 규명하고, 이를 바탕으로 위장관내 소화효소로부터 저항할 수 있는 변이형들을 만들고자 하였으며, 이러한 구조적 변화를 통하여 효소의 특이 활성도가 유지될 수 있는지를 보고자 하였다. PAL의 특이 활성도를 측정하였고, 효소 활성을 나타내기 위한 최적 pH, 온도 변화에 따른 효소 활성도, 단백분해효소에 의한 활성도 변화를 측정하였다. PAL의 Vmax는 페닐알라닌과 티로신에 대하여 각각 1.77, $0.47{\mu}mol$/ mg x protein로 나타났으며, Km은 페닐알라닌에 대하여 $4.77{\times}10^{-4}\;M$,티로신에 대하여 $4.37{\times}10^{-4}\;M$로 나타났다. 또한 pH 8.5에서 가장 높은 활성을 나타내었는데, 이는 소장의 평균 pH와 유사하다. PAL의 효소 활성은 $-80^{\circ}C$에서 5개월 동안 유지되었으며, $4^{\circ}C$에서 1주일 동안 93.4%의 활성을 유지하였다. PAL은 키모트립신에 의해 쉽게 분해되었으며, 이보다 약한 정도로 트립신, elastase, carboxypeptidase A, B에 의해 분해 되었다. 췌장 소화효소에 대한 저항성을 증가시키기 위하여 트립신, 키모트립신 절단부위 아미노산을 변이시켜 유전자 변이형을 만들었고, 효소 활성도를 측정하였다. 6개의 유전자 변이형은 모두 저하된 효소 활성도를 나타내었는데, Y110H는 0.084, Y110A와 Y110L은 0, R123A는 0.11, R123H는 0.074, R123Q는 0.033으로 나타났다. 이러한 결과는 트립신 및 키모트립신 절단부위 아미노산이 PAL의 효소 활성에 필수적인 역할을 하고 있음을 나타낸다. PAL 변이형은 단백분해작용으로부터 보호할 수 있는 전처치 방법이지만, 페닐알라닌을 효과적으로 저하시키기 위해서 효소활성을 유지할 수 있는 다음 단계의 처치가 필요하다.

• 식물조직배양학회지
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• 제26권1호
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• pp.41-47
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• 1999

토마토의 genomic DNA library로부터 분리한 tPALl, tPAL4유전자의 염기서열을 분석하여 tPAL5 유전자와 비교 분석한 결과는 다음과 같다. tPAL5 유전자는 722개의 아미노산과 710 bp의 intron을 가지고 있으나 tPALl은 intron을 가지고 있지 않으며 또한 tPAL5 유전자와 비교하여 249개의 짧은 polypeptide를 가지고 있었다. tPAL4유전자인 경우 357개의 아미노산과 305bp의 intron을 가지고 있었다. tPAL 효소간의 아미노산 homology는 tPAL1유전자와 tPAL4 유전자간은 87.2%, tPALl과 tPAL5는 85.3%, tPAL4 와 tPAL5 는 91.4%의 homology를 보였다. 또한, tPALl, tPAL4 유전자는 정상적인 polypeptide를 가지는 tPAL5유전자와 비교하여 비정상적인 stop codon을 가진 짧은 polypeptide로 구성되어 있었다. 다양한 식물 종으로부터 분리된 PAL유전자의 염기서열을 비교한 결과 토마토 (Lycopersicon esculentum), 감자 (Solanum tuberosum), 고구마 (Ipomoea batatas)간의 유연관계과 높았으며, parsley (Petroselinum crispum), bean (Phaseolus vulgaris), pea (Pisum sativum), alfalfa (Medicago sativa) 등이 각각 서로간에 유연관계가 높았다. 또한, 토마토에서 분리한 family내에서 tPAL4와 tPAL5 유전자는 homology가 매우 높았고 (93.0%), tPAL1와 tPAL4유전자 사이는 다소 낮았으며 (84.4%), 특히 tPAL4는 감자의 PAL 유전자와 매우 높았다 (90.6%).

• 식물조직배양학회지
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• 제25권2호
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• pp.89-93
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• 1998

Tomato phenylalanine ammonia-lyase 5 (tPAL5) was identified that alternate initiation sites were utilized differentially in response to environmental stimuli (Lee et al, 1992b). In this study, we tried to look into tissue -or cell- specific expression pattern of tPAL5 gene by fusing with ${\beta}-glucuronidase$ (GUS) gene in transgenic tobacco plants. In transgenic plants, root and stem extracts contained 8~12 fold higher levels of GUS activity than petiole or leaf tissue while the highest levels of induction was observed from leaf tissue by mechanical wounding (5~11 fold). In trans-sections of stems and petioles, GUS activity was restricted to phloem cells(outer region) of developing vascular bundle and mainly at apical tip region in the root tissues. The levels of GUS activity was drastically reduced (10~12 fold reduction) when the 5'-upstream region of tPAL5 gene (-1151bp from ATG codon) was deleted up to -665. The levels of GUS expression, however, raised up by 6~8 fold when deleted up to -455. Therefore, we conclude that there are positive cis-elements at the region -1151 to -1008 and at -455 to -195 while the negative cis-element is at -1008 to -455.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.203-204
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• 2013

Phenylalanine Ammonia Lyase (PAL)는 phenylalanine의 산성도가 더 큰 ammonium hydrogen 과는 반응하지 않고 그것의 nonacidic ${\beta}$ proton을 제거하는 역할을 한다. Phenylalanine은 electrophilic 그룹을 갖고 있으며 지난 30 여년 동안 phenylalanine의 electrophilic 그룹이 PAL의 반응 기작에 중요한 역할을 한다고 믿어왔다. 그러나 최근 X-ray와 UV spectroscopy를 통하여 상당히 electrophilic 한 5-methylene-3,5-dihydroimidazol-4-one (MIO) 그룹이 발견되었다. 이전의 연구들은 실험을 통하여 MIO와 관련된 electrophile에 의한 Friedel-Crafts Attack 메커니즘과 electrophile에 대한 nucleophilic addition 메커니즘을 제시하였으며, 본 연구진은 양자계산을 통하여 두 가지 메커니즘의 에너지 차이를 살펴봄으로써 더욱 합리적인 메커니즘을 제시, 규명하고자 한다. 본 연구에서는 특히 electrophile에 대한 nucleophilic addition 메커니즘에 대하여 양자계산을 이용하여 반응물, 생성물, 전이상태의 분자 구조를 제시하고 반응이 일어나는데 필요한 에너지를 계산하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제12권3호
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• pp.274-280
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• 2002

Phenylpropanoid pathway 생성물질은 식물의 self-defense에 관계하며 이러한 물질들은 UV뿐 아니라 wounding, pathogen과 같은 environmental stress에 의해 생성되는 것으로 알려져 있다. 벼에서 PAL mRNA 는 UV 조사 후 12시간에서 48시간까지는 증가하였으나 48시간부터 60시간까지는 점점 줄어드는 경향을 보였다. 한편 PAL의 활성은 UV조사 후 24시간에서 가장 높았지만 상처에 의해서는 PAL의 활성이 벼에서는 증가하지 않았다. 그러나 고추에서는 UV조사와 상처를 준 후 24시간과 10시간에서 각각 높은 활성을 나타내었다. 벼와 고추 모두 cinnamic acid 4-hydroxylase의 활성은 상처를 준 후 12시간에서 증가하였지만 UV 조사는 C4H 활성에 영향을 주지 않았다. 이러한 결과로 볼 때 벼와 고추에서는 UV 조사와 상처가 모두 PAL, C4H 효소활성에 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제16권1호
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• pp.10-17
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• 1987

고추의 배양세포(培養細胞)에 있어서 고추의 신미성분(辛味成分)인 capsaicinoids 생성(生成)에 미치는 growth regulator의 영향을 조사하기 위하며 growth regulator들을 각각 함유한 Linsmaier-Skoog 기본배지에서 배양(培養)한 callus의 capsaicinoids을 GLC에 의하여 조사하고 또한 capsaicinoids의 중간대사 산물인 phenylpropanoids와 phenylalanine ammonia-lyase activity을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Growth regulators가 배양세포(培養細胞)의 capsaicinoids 생성(生成)에 미치는 영향을 조사한 결과 growth regulators을 달리한 배지(培地)에서 생성(生成)된 capsaicinoids의 함량(含量)은 $2,4-D\;10^{-6}M$에서 가장 capsaicinoids의 생성량(生成量)이 많았으며 $IAA\;10^{-6}M,\;NAA\;10^{-6}M,\;kinetin\;10^{-6}M$의 배지(培地)에서는 2,4-D에 비(比)하여 각각 65%, 38%, 68%이었다. 2. Growth regulators을 달리한 기본배지에서 생성(生成)된 phenylpropanoids는 cinnamic acid, coumaric acid의 생성(生成)은 5, 15, 25일(日)에 점진적으로 증가하였으며 NAA 함유 배지에서는 2,4-D에 비해 약 30%, kinetin, IAA 함유배지에서는 약 70% 생성(生成)되었다. 3. $2,4-B\;10^{-6}M$을 함유한 배양세포(培養細胞)에서 phenylalanine ammonia-lyase activity을 측정한 결과 배양후(培養後) 5, 15, 25일(日) 배양일수에 따라 phenylalanine ammonia-lyase activity는 신선중량 g당 생성된 cinnamate는 각각 52, 81 및 209 % nmole로 증가하였다.

• The Plant Pathology Journal
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• 제24권2호
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• pp.171-177
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• 2008

In this study, we investigated the induced defense response and protective effects against Stemphylium vesicarium by application of benzothiadiazole ($Bion^{(R)}$) and di-potassium phosphate salt $(K_2HPO_4)$ to onion. Onion leaves were sprayed with $Bion^{(R)}$ and $K_2HPO_4$, then inoculated 2 days later with a virulent strain of S. vesicarium under greenhouse conditions. Disease severity and activities of peroxidase (PO), polyphenoloxidase, phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and phenol contents were evaluated in the treated leaf tissues. Reduction in the disease severity was observed in plants treated with $Bion^{(R)}$ and $K_2HPO_4$. Onion plants treated with $Bion^{(R)}$ and $K_2HPO_4$ and inoculated with the pathogen showed significantly higher PAL activity, PO activity, and phenol contents than inoculated water-treated plants 2 days after the treatment. In conclusion, the results of this study provide evidence that application of simple non-toxic chemical solutions as di-potassium phosphate and $Bion^{(R)}$ can control Stemphylium leaf blight of onion.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권1호
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• pp.15-20
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• 2014

To investigate lignification process and its physiological significance under water-deficit condition, the responses of peroxidases, polyphenol oxidase (PPO) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL) in relation to leaf water status to the short term of water deficit treatment in the leaves with different maturities in forage rape were measured. The significant decrease in relative water content (RWC) and leaf osmotic potential (${\Psi}{\pi}$) were apparent after 5 d of water-deficit treatment. The activity of guaiacol peroxidase (GPOD), ascorbate peroxidase (APOD), coniferyl alcohol peroxidase (CPOD), and syringaldazine peroxidase (SPOD) was depressed especially in middle and old leaves when compared with that of control leaves. On the other hand, in young leaves, a significant increase in CPOD (+34%) and SPOD (+24%) activity as affected by water-deficit treatment was apparent. The activation of PAL and PPO was observed in middle and old leaves for PAL and in young and middle leaves for PPO. These results suggest that peroxidases in middle and old leaves did not involve in lignification under mild water-deficit stress, whereas CPOD and SPOD in young leaves participate in lignification by a coordination with PAL and PPO to incorporate phenol and lignin into the cell walls.

• 한국환경과학회지
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• 제14권12호
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• pp.1093-1102
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• 2005

Effects of abscisic acid(ABA) and temperature on the anthocyanin accumulation and phenylalanine ammonia Iyase(PAL) activity were investigated in seedlings of Arabidopsis thaliana. In time course study, exogenous application of ABA $(50-1000\;{\mu}M)$ led to a noticeable increase in anthocyanin pigments which persisted over the following 5 days. Anthocyanins increased in concert with the chlorophyll loss. The activity of PAL, a key enzyme in the phenylpropanoid pathway, increased on exposure to ABA and reached maximum on the 4th day, This result shows that anthocyanin synthesis and PAL activity have a close physiological relationships. In the effects of temperatures ($10^{\circ}C,\;17^{\circ}C,\;25^{\circ}C$and $30^{\circ}C$) on anthocyanin accumulation and PAL activity in seedlings, a moderate-low temperatures ($17^{\circ}C$) enhanced both anthocyanin content and PAL activity, whereas elevated temperatures ($30^{\circ}C$) showed low levels of anthocyanin and PAL activity, suggesting a correlation between temperature-induced anthocyanin synthesis and the accumulation of PAL mRNA. Simultaneous application of ABA with temperatures Induced higher anthocyanin synthesis and PAL activity in seedlings than ABA or temperature stress alone. Moderate-low temperature with ABA exposure elicited the maximal induction of anthocyanin synthesis and PAL activity. Therefore, ABA treatment significantly increased thermotolerance in .A. thalinan seedlings. Ethephon and ABA showed similar mode of action in physiological effects on anthocyanin accumulation and PAL activity. Our data support that anthocyanins may be protective in preventing damage caused by environmental stresses and play an important role in the acquisition of freezing tolerance.