• 공업화학
• /
• 제24권2호
• /
• pp.155-160
• /
• 2013

미세조류의 지질축적을 증가시키는 것에 대한 돌연변이 생성 및 분리에 관한 연구는 바이오디젤 산업에 중요한 문제이다. 본 연구에서는, 광합성 미세조류인 Nannochloropsis oculata (N. oculata)를 이용하여 자외선(UV-B 타입)으로 돌연변이를 유도하였다. 그 결과 콜로니가 생성되었고, 그 이후에 f/2 액체배지와 고체배지에 배양하였다. 몇 주간 배양후, 변화된 세포성장률과 세포건조중량, 그리고 몇 가지 중요한 세포 구성 요소를 조사하였다. 수천 개의 변이주 중 두 개의 변이주가 야생균주에 비해서 증가된 세포성장과 높은 지질 축적을 보였다. 또한 증가된 세포성장률과 함께 단백질 과발현 현상이 관찰되었다. 그러나 돌연변이주의 클로로필 생합성의 감소를 확인 할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제15권5호
• /
• pp.1115-1119
• /
• 2005

The photoheterotrophic $H_2$ production of Rhodobacter sphaeroides was significantly increased through disruption of the genes coding for uptake hydrogenase and poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB) synthase (Lee et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 60: 147-153, 2002). In this work, we further removed the B800-850 light-harvesting (LH) complex from the strain and found an increase in $H_2$ production at the light-saturating cell growth (${\ge}10$ Watts $[W]/m^2$). Neither the mutant nor the wild-type produced more $H_2$ at the brighter light. Accordingly, light does not appear to be limited for the $H_2$ production by the presence of B800-850. However, increase in the level of the spectral complexes resulted in decrease of $H_2$ production. Thus, although the B875 is essential for light harvesting, the consumption of cellular energy for the synthesis of B800-850 and the surplus LH complexes may reduce the energy flow into the $H_2$ production of R. sphaeroides.

• 한국잡초학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.89-95
• /
• 1993

광합성 전자전달저해제의 탐색을 위한 biorational screening 방법으로 광합성 박테리아의 일종인 cyanobacteria의 표준형(wild type)과 $D_1$ 단백질의 구성 아미노산이 변환된 변이주 Di-1, G-264. Di-22 등 4종을 사용하여 신규합성 화합물에 대한 광합성 전자전달저해활성을 조사하여 구조-활성간의 특성을 검토하였고, 이들의 thermoluminescence band를 이용하여 결합부위를 비교하였다. 1. Phenol 화합물(E-series)들은 cyanobacteria를 이용한 광합성 전자전달 저해활성의 양상을 볼 때 diuron보다는 dinoseb과 비슷하였다. 2. 합성한 Phenol화합물에서 나타난 구조활성간의 특정으로는 치환기의 phenyl ring에 C1이 치환되지 않은 경우 Hill반응 저해활성이 나타나지 않았고, 화합물에 있는 두개의 ring을 연결하는 bridge의 길이가 길어질수록 Hill반응 저해활성은 약하게 나타났다. 3. Triazine 화합물(T-series)의 경우 T-27, T-28화합물은 대조약제 atrazine보다 각각 10, 30배 강한 저해활성을 나타내었고, 변이주 G-264에 대 한 저항성 비율이 atrazine보다 더욱 크게 나타나 이들 화합물들의 결합부위가 $D_1$ 단백질의 264번 위치와 깊은 관계가 있을 것으로 생각되었다. 4. Triazine 화합물에 있어서 치환기 -C-NH-는 전자전달계에 중요한 작용기로 생각되었다. 5. Thermoluninescence band를 이용하여 결합부위를 비교할 수는 있었지만, 명료하게 구분되지 않았다.

• 한국작물학회지
• /
• 제50권1호
• /
• pp.11-15
• /
• 2005

This experiment was conducted to investigate the changes of growth and maturity and to clarify the function of supernodulating characters, excessive nodules and high biological nitrogen fixation rate (BNF), on maturity in response to different planting time in supernodulating soybean mutants. Two supernodulating soybean mutants, Sakukei4 and SS2-2, and their parent cultivars, Enrei and Shinpaldalkong2, were planted on May 24 and June 15, 2004. The degrees of the shortening of growth days by the planting time delay were 18 to 22 days in four cultivar, and there were no significant differences among the cultivars. However, four cultivars showed the different maturity properties. Sakukei4, mutated from Enrei, showed later maturity than that of Enrei, and 882-2, mutated from Shinpaldalkong2, showed earlier maturity than that of Shinpaldalkong2. The plant and nodule dry weights at R6 stage of Sakukei4 showed the smallest decrement and those of SS2-2 was showed the largest decrement by the delay of planting time. The photosynthetic rates of Sakukei4 during the late reproductive growth period were slowly decreased, however those of SS2-2 were steeply decreased in two planting time treatments. Overall, the growth of Sakukei4 was decreased slowly, however the growth of SS2-2 was decreased sharply according to the delay of planting time. The percentage of seed yield of Sakukei4 in June planting plot compared with May planting plot at R8 stage was $92\%$, which was the lowest decreasing rate of yield among the cultivars, and in the case of SS2-2, it was in $76\%$, the highest one. These results indicated that the responses of supernodulating mutants by the delay of planting time were very similar to the wild types. This means supernodulating characters in supernodulating soybean mutants might not affect to the maturity property. Additionally, the maturity property could be considered as an important characteristics to decide or to select on the developments of supernodulating soybean mutants, which have a low productivity by an excessive nodules, especially.

• 한국작물학회지
• /
• 제65권4호
• /
• pp.406-415
• /
• 2020

본 연구는 간척지 내 재배 가능한 내염성 사료용 옥수수를 선발하기 위해 EMS를 이용하여 돌연변이 집단을 구축하고 기내 선발 방법을 통해 내염성 증진 계통을 선발하였고, 연구결과는 다음과 같다. 1. 사료용 옥수수 모본인 KS140에 다양한 조건으로 EMS를 처리하여 발아율 및 식물의 생육 상태를 조사하였고, 발아율에는 영향을 미치지 않으면서 생육에 큰 영향을 주지않는 0.5% EMS를 돌연변이 유도 적정 농도로 선정하였다. 2. 기내 선발 방법을 통해 선발된 내염성 증진 계통 140ES91 계통을 이용하여 0.5% 염분 스트레스 처리 후 표현형을 조사한 결과, 대조군인 KS140 대비 식물의 초장 및 근장의 생육이 양호하였으며, 높은 proline 함량과 기공전도도를 보였다. 따라서 염분 스트레스 시 높은 proline 함량과 기공전도도가 140ES91 계통의 증가된 내염성과 관련이 있을 것으로 판단된다. 3. 내염성 증진 140ES91 계통의 유전변이 분석을 통해 유전자 기능에 영향을 미칠 수 있는 아미노산 변이를 유발하는 39개의 변이 유전자를 확인하였고, 변이 유전자와 내염성의 관계를 증명하기 위한 유전자 기능 분석이 요구된다. 4. 기 보고된 내염성 관련 유전자들의 발현 양상을 조사한 결과 ABP9과 CIPK31 유전자는 대조군 대비 염분 스트레스 처리 전후 140ES91 계통에서 높은 발현율을 보였으며, CIPK21 유전자는 염분 스트레스 처리 후 대조군에는 발현이 감소하나 140ES91 계통에서는 발현이 유지됨을 확인하였다. 따라서 140ES91 계통에서 보이는 내염성 관련 유전자들의 높은 발현율이 140ES91 계통의 내염성에 관여할 것으로 판단된다. 5. 이상의 결과 기내 선발 방법을 통해 선발한 내염성 증진 계통은 간척지와 같은 염류집적 토양에서 작물의 안정적인 재배와 생산이 가능한 내염성 증진 품종 개발의 육종소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제51권2호
• /
• pp.45-49
• /
• 2008

Cytosolic fructose-1,6-bisphosphatase (cFBPase) in plants is a key regulatory enzyme in the photosynthetic sucrose biosynthesis. Plant cFBPases, like the mammalian FBPases, are inhibited by adenosine 5'-monophosphate (AMP) and fructose-2,6-bisphosphate (Fru-2,6-$P_2$). In the mammalian FBPases, Lys112 and Tyr113 play important roles in the AMP binding. To understand roles of the corresponding residues, Lys115 and Tyr116, in pea cFBPase, the mutant cFBPases were generated by site-directed mutagenesis. The alterations of Lys115 to Gin and Tyr116 to Phe displayed small changes in $K_m$ and $K_i$ for Fru-2,6-$P_2$, indicating that the mutation causes minor effects on the enzyme catalysis and Fru-2,6-$P_2$ binding, whereas resulted in higher than 500-fold increase of $[AMP]_{0.5}$ compared with that of the wild-type enzyme. Results indicate the residues Lys115 and Tyr116 play important roles in the binding of AMP to the allosteric site of the pea cFBPase.

• Journal of Microbiology
• /
• 제44권3호
• /
• pp.284-292
• /
• 2006

The cbb3 cytochrome c oxidase has the dual function as a terminal oxidase and oxygen sensor in the photosynthetic bacterium, Rhodobacter sphaeroides. The cbb3 oxidase forms a signal transduction pathway together with the PrrBA two-component system that controls photosynthesis gene expression in response to changes in oxygen tension in the environment. Under aerobic conditions the cbb3 oxidase generates an inhibitory signal, which shifts the equilibrium of PrrB kinase/phosphatase activities towards the phosphatase mode. Photosynthesis genes are thereby turned off under aerobic conditions. The catalytic subunit (CcoN) of the R. sphaeroides cbb3 oxidase contains five histidine residues (H2l4, B233, H303, H320, and H444) that are conserved in all CcoN subunits of the cbb3 oxidase, but not in the catalytic subunits of other members of copper-heme superfamily oxidases. H214A mutation of CcoN affected neither catalytic activity nor sensory (signaling) function of the cbb3 oxidase, whereas H320A mutation led to almost complete loss of both catalytic activity and sensory function of the cbb3 oxidase. H233V and H444A mutations brought about the partial loss of catalytic activity and sensory function of the cbb3 oxidase. Interestingly, the H303A mutant form of the cbb3 oxidase retains the catalytic function as a cytochrome c oxidase as compared to the wild-type oxidase, while it is defective in signaling function as an oxygen sensor. H303 appears to be implicated in either signal sensing or generation of the inhibitory signal to the PrrBA two-component system.

• 생명과학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.485-492
• /
• 2006

광합성세균인 Rhodobacter sphaeroides의 PrrBA two-component system은 산소분압의 변화에 따라 광합성 유전자의 발현을 조절하는 주요한 조절계 중 하나이다. PrrBA two-component system은 PrrB histidine kinase와 PrrA response regulator로 구성되어 있는데, PrrB의 N-말단 transmembrane 도메인은 신호인지 도메인으로서, 여섯 개의 transmembrane helix가 세 개의 periplasmic loop와 두 개의 cytoplasmic loop을 형성하고 있다. 그 중 세 번째, 네 번째 transmembrane helix와 두 번째 periplasmic loop가 산화/환원 인지 기능에 있어 중요한 역할을 할 것이라고 제안되었다. 본 연구에서는, 두 번째 periplasmic loop와 그 인접 부위에서의 돌연변이 (Asp-90, Gln-93, Leu-94, Leu-98, Asn-106)에 의해 PrrB의 인지 기능에 있어 심각한 결함이 생기는 것을 증명하였고, 이는 이 아미노산들이 PrrB의 산화/환원 인지 기능에 연관되어 있을 수 있다는 것을 보여준다. PrrB의 돌연변이 형태 (D90E, D90N, D90A)가 대장균에서 과발현되어서 affinity chromatography에 의해 정제되었고, 정제된 단백질의 자가인산화 반응이 측정되었다. PrrB D90N 변이형태는 PrrB wild-type보다 높은 자가인산화 활성을 가지는 반면에, PrrB D90E 변이형태는 PrrB wild-type보다 낮은 자가인산화 활성을 나타내었다. 그리고 D90A 변이형태는 PrrB의 자가인산화 활성이 매우 약화되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제17권9호
• /
• pp.1460-1468
• /
• 2007

In this study, an approx. 2.5-kb gene fragment including the catalase gene from Rhodospirillum rubrum S1 was cloned and characterized. The determination of the complete nucleotide sequence revealed that the cloned DNA fragment was organized into three open reading frames, designated as ORF1, catalase, and ORF3 in that order. The catalase gene consisted of 1,455 nucleotides and 484 amino acids, including the initiation and stop codons, and was located 326 bp upstream in the opposite direction of ORF1. The catalase was overproduced in Escherichia coli UM255, a catalase-deficient mutant, and then purified for the biochemical characterization of the enzyme. The purified catalase had an estimated molecular mass of 189 kDa, consisting of four identical subunits of 61 kDa. The enzyme exhibited activity over a broad pH range from pH 5.0 to pH 11.0 and temperature range from $20^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$C. The catalase activity was inhibited by 3-amino-1,2,4-triazole, cyanide, azide, and hydroxylamine. The enzyme's $K_m$ value and $V_{max}$ of the catalase for $H_2O_2$ were 21.8 mM and 39,960 U/mg, respectively. Spectrophotometric analysis revealed that the ratio of $A_{406}$ to $A_{280}$ for the catalase was 0.97, indicating the presence of a ferric component. The absorption spectrum of catalase-4 exhibited a Soret band at 406 nm, which is typical of a heme-containing catalase. Treatment of the enzyme with dithionite did not alter the spectral shape and revealed no peroxidase activity. The combined results of the gene sequence and biochemical characterization proved that the catalase cloned from strain S1 in this study was a typical monofunctional catalase, which differed from the other types of catalases found in strain S1.