• 제목/요약/키워드: polypeptides

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形態 및 蛋白質 電氣泳動像에 依한 韓國産 퉁가리屬 魚類의 比較 (Comparisons Among the Fishes of Genus Liobagrus in Korea by Their Morphology and Electrophoretic Patterns of Proteins)

  • 손영목;최의열;안태인
    • 한국동물학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.25-34
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    • 1984
  • 韓國産 Liobagrus屬의 2종 魚類에 대하여 形態的 特徵과 水溶性 蛋白質의 電氣泳動像을 水系別로 比較하였다. 形態的인 特徵에 있어서 漢江産 L. andersoni는 錦江 및 洛東江에서 採集된 L. mediadiposalis와 顯著한 차이가 있었으나 錦江産 L. andersoni는 區分되는 形態的 特徵이 上記 2種間에 부분적인 一致를 보일뿐만 아니라 體長에 對한 體幅比는 독특한 값을 나타내었다. 이같은 類以性 및 差異는 각종 조직을 分離 SDS PAGE한 蛋白質 樣相에서도 나타났으며, 특히 筋肉蛋白質 樣相 比較에서 분명하였다. 筋蛋白質의 二次元電氣泳動像에서는 더욱 뚜렷하게 差異나는 수종의 저분자 蛋白質이 探知되었다. 本 硏究에서 얻은 電氣泳動에 의한 蛋白質 分劃像은 形態的 比較와 一致를 보일 뿐만 아니라 微量蛋白質 組成까지 細部的인 比較를 가능케하므로 Liobagrus屬의 水系에 따른 差異 및 分類가 電氣泳動에 의해서 신빙성있게 이루어질 수 있음을 보였다. 以上의 결과에 비추어 볼 때 錦江에서 採集되는 L. andersoni 類似 標本은 漢江의 L. andersoni와는 별도로 分類되어야 한다고 보며, 이를 漢江産의 地理的變異型, 또는 上記 究明된 두 종간의 自然雜種 내지는 別種인지의 與否를 명확히 하기 위한 몇가지 具體的인 檢討 必要하다고 본다.

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Aspergillus oryzae와 Bacillus subtilis를 순차접종 발효한 갈색거저리유충과 누에번데기 발효물의 품질특성 (Characteristics of Tenebrio molitor larvae and Bombyx mori pupae sequentially fermented with Aspergillus oryzae and Bacillus subtilis)

  • 강상훈;정장호
    • 한국식품과학회지
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    • 제54권1호
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    • pp.94-102
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    • 2022
  • 탈지 갈색거저리 유충과 번데기 분말을 A. oryzae 및 B. subtilis 균주를 이용하여 발효추출물을 제조하였다. 그 결과 발효추출물의 단백질 함량은 69.67-86.06% (p<0.001)이며, 액상발효물의 고형분 수율은 37.76-46.88% (p<0.001)로 나타났다. 단백질 분해율은 대두발효물(esS) 58.90%, 갈색거저리유충(esT; 52.62%), 누에번데기(esP; 50.13%) 순으로 나타났으며(p<0.001), 단백질 수율의 경우 47.47-63.02% 이였다(p<0.001). 또한 SDS-PAGE 결과, 발효과정을 거치지 않은 각각의 탈지원물과 비교 시 액상발효물들의 단백질이 저분자로 분해됨을 확인하였다. 액상발효물의 in vitro 소화율을 측정한 결과, 탈지원물(59.60-76.03%)에 비해 발효추출물의 단백질 소화율이 91.02-95.86%로 1.26-1.53배 증가하였다(p<0.001). 액상발효물의 단백질 용해도, 거품형성능, 거품안정성 모두 발효과정을 통해 수치가 증가하는 경향성을 나타났다. 이를 바탕으로 발효공정을 통한 단백질 추출물 공정의 가능성을 확인하였으며, 추후 추출물의 이화학적 특성 및 기능성을 기반으로 새로운 기능성 식품 소재 개발에 기여할 수 있을 것으로 보인다.

KidneyBean에서의 고 CO2 농도에 의한 Rubisco의 Activation과 Carbamylation의 감소 (Decrease of the Activation and Carbamylation of Rubisco by High CO2 in Kidney Bean)

  • 노광수;김재기
    • KSBB Journal
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    • 제11권3호
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    • pp.295-302
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    • 1996
  • Rubisco의 parameter들을 측정하는 것은 광합성 연구에 대단히 중요한데, 본 연구에서는 방사성통위 원소를 사용하는 방법 이 아닌 photometric assay 방 법을 사용하여 parameter를 측정하였다. Rubisco 의 activation과 carbamylation에 미치는 고 CO2 놓도의 효과를 연구하기 위하여, 정상 $CO_2$ 농도 (350 ppm)와 고 $CO_2$ 농도(650 ppm)에서 기른 kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) 잎을 각각 재료로 하여, dual beam(334 nm9-} 405 nm) spectro­p photometer를 사용하여 rubisco의 initial activity 와 total activity, carbamylation rate 및 量을 측정 비교하였으며, SDS-PAGE에 의해 rubisco의 전기 영통 profile을 분석하였다. 정상 $CO_2$ 농도에서의 initial activity와 total activity는 $41.2{\mu}M/m^2/s 와 52.2{\mu}M/m^2/s$이며, 고 $CO_2$ 농도에서는 $27.4{\mu}M/m^2/s 와 46.1{\mu}M/m^2/s$로서, 350 ppm에서 650 ppm으로 $CO_2$ 농도를 증가시키면 rubisco의 initial activity와 total activity가 갑소되었다. 또한 carbamylation율도 정상 $CO_2$ 농도에서는 79%이며, 고 $CO_2$ 농도에서는 58.9%로서, $CO_2$ 농도의 증가에 따라 감소되 었다. Rubisco 의 量은 정상 $CO_2$농도에서는 $1.94 {\mu}M/m^2$$ 임에 반해 고 $CO_2$ 농도에서는 $1.58{\mu}M/m^2$ 로서, $CO_2$2 농도는 증가되었는데 그 量은 감소되었다. 이와 같이 고 $CO_2$농도에셔 rubisco의 activity가 감소되는 것은 rubisco의 carbamylation에 기인되는 것으로 생각된다. SOS-PAGE 분석에서 50kO 분자량의 large s subunit와 14.5 kO의 분자량을 가지는 small subu n mt를 동정하였는데, 고 $CO_2$ 농도와 정상 $CO_2$ 농도 의 50kD와 14.5 kO band의 intensity를 비교하면 두 구 사이에 큰 차이가 발견되지 않았다. 고 CO2 농도에서 정상 $CO_2$ 농도로 switch한 rubisco의 parameter는 정상 $CO_2$ 농도에서의 pa­r rameter와 거의 비슷한 값을 나타내였는데, 이는 350 ppm의 정상 $CO_2$ 농도에 의해 rubisco의 acti­v vity가 회복되었음을 의미한다.

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효소가수분해에 의한 유청단백질의 항원성 저하 (Reduction of the Antigenicity of Whey Protein by Enzymatic Hydrolysis)

  • 하월규;전석락;김정완;이수원;이재영;손동화
    • 한국식품과학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.74-80
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    • 1994
  • 효소에 의한 단백질분해가 유청단백질의 항원성의 저하에 미치는 영향을 조사하기 위한 기본연구로서, 유청단백질의 가수분해특성을 조사하고 competitive inhibition enzyme-linked immunosorbent assay(cELISA)에 의한 항원성의 변화를 검토하였다. 유청단백질의 가수분해는 chymotrypsin, trypsin, pancreatin, 그리고 Aspergillus oryzae유래의 protease를 각기 4시간 동안 행하였다. TNBS(trinitrobenzensulfonic acid)법에 의하여 측정한 유청단백질의 가수분해도(DH)는 chymotrypsin이나 trypsin을 처리한 경우$(5.05{\sim}11.47)$보다 Aspergillus oryzae유래의 protease 및 pancreatin을 처리한 경우$(15.67{\sim}20.20)$가 훨씬 높게 나타났으며, 각 효소의 처리전에 열처리($75^{\circ}C$, 20분)나 pepsin의 처리를 한 경우에 대체로 약간 높게 나타났다. High performance size exclusion chromatography(HPSEC)에 의하여 분자량분포를 조사한 결과, 가수분해물에 따라 10kDa 이상의 polypeptide가 $12{\sim}36%$ 정도 존재하였고, 평균분자량은 $4,252{\sim}9,132$ dalton, 평균길이는 아미노산 $38{\sim}83$개로 나타났다. 또한 쓴맛은 형성되지 않았다. SDS-PAGE의 결과 처리구에 따라 분자량 14.2kDa 이상의 polypeptide가 일부 존재하였으나 native 유청단백질은 대부분 가수분해에 의하여 제거되었음을 확인하였다. 토끼 항WPI항혈청에 의한 cELISA로 검토한 유청단백질 가수분해물의 monovalent 항원성은 효소처리에 의하여 약 $10^{-1.7}{\sim}10^{-4.9}$배 또는 그 이하로 저하되었으며 대체로 가수분해가 많이 일어난 분해물은 그 항원성이 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 각 처리구내에서는 열 및 pepsin의 전처리후 다음 효소 분해한 유청단백질 가수분해물(CDP, TDP, PDP, ODP)의 경우 그 항원성이 가장 낮았다. 그중에서도 pancreatin 가수분해물(PDP)의 경우 항원성이 거의 상실된 것으로 나타났다.

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Gentamicin 고도내성 Enterococcus faecalis균주의 항균제감수성, R-플라스미드 및 항원의 특성연구 (Studies on Antimicrobial Susceptibility and Characteristics of R-plasmids and Antigens of High-level Gentamicin Resistant Enterococcus faecalis)

  • 강현
    • 대한의생명과학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.55-72
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    • 1995
  • 임상 검체에서 분리 동정한 E.faecalis 균주에 대하여 gentamicin및 타 항균제에 대한 감수성을 조사했고, R-플라스미드 DNA패턴 및 제한효소에 의한 DNA단편분석,filter-mating에 의한 gentamicin 플라스미드 DNA 전이, R-플라스미드 DNA 제거, tetracycline 내성 유전자확인, 항원분석을 실시하였다. 분리된 40주 E. faecalis 모두가 gentamicin에는 내성이었고, 25주는 요 검체에서 분리되었으며, 이 40균주들 중 95%가 입원환자에서 분리되어 중요한 원내감염균임을 알 수 있었다. Gentamicin 고도내성 E. faecalis는 24주(60%)이었고, 최소억제농도의 범위는 ampicillin이 1~64$\mu$g/ml, Chroramphenicol 이 8~128$\mu$g/ml 과 erythromycin 128 $\mu$g/ml, vancomycinol 1~2 $\mu$g이었다. 분리한 Gentamicin 고도내성 E. faecalis HL-1은 4가지 항균제에 모두 내성이었고, 7종류의 플라스미드가 있었다. HL-2와 HL-3은 모두 6종류, HL-4는 7종류, HL-5는 4종류 그리고 HL-6은 5종류의 플라스미드가 있었다. E. faecalis HL-1 과 HL-6의 내성전달 빈도는 6.3$\times10^{-4}$ 과 3.7$\times10^{-5}$이 었으며, E faecalis HL-1의 내성전달 빈도가 높았다 접합에 의해 E.faecalir HL-1과 HL-6의 플라스미드 중 51.7 Kb크기의 전이된 DNA가 확인되어 gentamicin 내성이 플라스미드 전이에 의한 것임을 알 수 있었다. Tetracycline 유전자는 E.faecalis transconjugants R-1의 2.15 Kb 플라스미드에 있었다. 공여균주 및 transconjugants균주의 항원성을 Immunoblotting으로 분석한 결과 E. faecalis HL-1과 E. faecalis transconjugants R-1균주는 97.8, 46.8 Kd의 분자량을 갖는 단백질과 공통적으로 반응하였고, E. faecalis HL-6와 E. faecalis transconjugants R-6균주는 46.8 Kd의 분자량을 갖는 단백질과 공통적으로 반응하였다. 그 반응의 강도는 85.8, 97.8, 46.8, 33.7, 63.5 와 74.8 Kd 순이었다. 공여균주 E. faecalis HL-6에서는 반응하지 않았던 97.8, 95.8, 74.8와 63.5 Kd의 단백질이 E. faecalis transconjugants R-6균 주에서 반응하였다. 이들 종 특이성 단백질을 Invitro에서는 배양되지 않는 E. faecalis에 대한 혈청학적 진단의 항원으로 이용한다면 유용할 것이다.

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Insulin-like growth factor가 소장 점막 세포 증식에 미치는 영향

  • 윤정한
    • 한국영양학회:학술대회논문집
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    • 한국영양학회 1995년도 추계학술대회 초록
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    • pp.11-34
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    • 1995
  • Growth hormone (GH) plays a key role in regulating postnatal growth and can stimulate growth of animals by acting directly on specific receptors on the plasma membrane of tissues or indirectly through stimulating insulin-like growth factor (IGF)-I synthesis and secretion by the liver and other tissues. IGF-I and IGF-Ⅱ are polypeptides with structural similarity with proinsulin that stimulate cell proliferation by endocrine, paracrine and autocrine mechanisms. The initial event in the metabolic action of IGFs on target cells appears to be their binding to specific receptors on the plasma membrane. Current evidence indicates that the mitogenic actions of both IGFs are mediated primarily by binding to the type I IGF receptors, and that IGF action is also mediated by interactions with IGF-binding proteins (IGFBPs). Six distinct IGFBPs have been identified that are characterized by cell-specific interaction, transcriptional and post-translational regulation by many different effectors, and the ability to either potentiate or inhibit IGF actions. Nutritional deficiencies can have their devastating consequence during growth. Although IGF-I is the major mediator of GH's action on somatic growth, nutritional status of an organism is a critical regulator of IGF-I and IGFBPs. Various nutrient deficiencies result in decreased serum IGF-I levels and altered IGFBP levels, but the blood levels of GH are generally unchanged or elevated in malnutrition. Effects of protein, energy, vitamin C and D, and zinc on serum IGF and IGFBP levels and tissue mRNA levels were reviewed in the text. Multiple factors are involved in the regulation of intestinal epithelial cell growth and differentiation. Among these factors the nutritional status of individuals is the most important. The intestinal epithelium is an important site for mitogenic action of the IGFs in vivo, with exogenous IGF-I stimulating mucosal hyperplasia. Therefore, the IGF system appears to provide and important mechanism linking nutrition and the proliferation of intestinal epithelial cells. In order to study the detailed mechanisms by which intestinal mucosa is regulated, we have utilized IEC-6 cells, an intestinal epithelial cell line and Caco-2 cells, a human colon adenocarcinoma cell line. Like intestinal crypt cells analyzed in vivo or freshly isolated intestinal epithelial cells, IEC-6 cells and Caco-2 cells possess abundant quatities of both type Ⅰ and type Ⅱ IGF receptors. Exogenous IGFs stimulate, whereas addition of IGFBP-2 inhibits IEC-6 cell proliferation. To investigate whether endogenously secreted IGFBP-2 inhibit proliferation, IEC-6 cells were transfected with a full-length rat IGFBP-2 cDNA anti-sense expression construct. IEC-6 cells transfected with anti-sense IGFBP-2 protein in medium. These cells grew at a rate faster than the control cells indicating that endogenous IGFBP-2 inhibits proliferation of IEC-6 cells, probably by sequestering IGFs. IEC-6 cells express many characteristics of enterocyte, but do not undergo differentiation. On the other hand, Caco-2 cells undergo a spontaneous enterocyte differentiation. On the other hand, Caco-2 cells undergo a spontaneous enterocyte differentiation after reaching confluency. We have demonstrated that Caco-2 cells produce IGF-Ⅱ, IGFBP-2, IGFBP-3, and an as yet unidentified 31,000 Mr IGFBP, and that both mRNA and peptide secretion of IGFBP-2 and IGFBP-3 increased, but IGFBP-4 mRNA and protein secretion decreased after the cells reached confluency. These changes occurred in parallel to and were coincident with differentiation of the cells, as measured by expression of sucrase-isomaltase. In addition, Caco-2 cell clones forced to overexpress IGFBP-4 by transfection with a rat IGFBP-4 cDNA construct exhibited a significantly slower growth rate under serum-free conditions and had increased expression of sucrase-isomaltase compared with vector control cells. These results indicate that IGFBP-4 inhibits proliferation and stimulates differentiation of Caco-2 cells, probably by inhibiting the mitogenic actions of IGFs.

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결핵성 림프절에서 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구의 분포에 관한 연구 (The Distribution of ${\gamma}{\delta}$ T Cells in Tuberculous Lymphadenopathy)

  • 심태선;유철규;김영환;한성구;심영수;김건열;한용철
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제41권5호
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    • pp.484-488
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    • 1994
  • 연구배경 : 최근에 ${\gamma}{\delta}$ T 램프구가 결핵균의 항원과 반응함이 알려져 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구가 결핵균에 대한 방어기전에 관여할 가능성이 제시되고 있다. 본 교실의 연구와 다른 연구에 의하면 폐결핵 환자의 말초혈액에서 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구의 숫적 증가나 기능의 활성화가 관찰되지 않아 폐결핵 환자에서 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구는 전신적으로 활성화되지 않고 국소병변에서 방어기능을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 이에 저자들은 일차적으로 결핵의 국소병변으로 조직을 얻기가 쉬운 결핵성 림프절에서 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구의 분포를 관찰하고자 본 연구를 시행하였다. 방법 : 조직검사상 결핵성 림프절염(n=5)과 반응성 과형성(reactive hyperplasia) (n=3)으로 진단된 환자의 림프절을 대상으로 CD4, ${\alpha}{\beta}$ TCR, ${\gamma}{\delta}$ TCR에 대한 단일 클론항체를 이용해 면역조직화학검사를 시행하였다. 결과 : 반응성 과형성 림프절에서는 총 T 림프구중 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구의 비율이 $1.7{\pm}1.5%$였고 결핵성 림프절에서는 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구가 전체 T 림프구의 $16.3{\pm}10.3%$를 차지하고 있어 결핵성 림프절에서 반응성 과형성 림프절에 비해 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구의 침윤이 유의하게 증가되어 있었다(p<0.05). 결론 : ${\gamma}{\delta}$ T 림프구가 결핵균 감염 국소 병변부위에서 방어기전에 관여할 가능성이 있을 것으로 생각되고 향후 국소 결핵 병변에서의 ${\gamma}{\delta}$ T 림프구 기능에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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고추에서 분리한 Cinnamate 4-Hydroxylase 유전자의 분자생물학적 특성 (Molecular Characterization of Cinnamate 4-Hydroxylase gene in Red Hot Pepper (Capsicum annuum L.))

  • 김계원;하선화;조강진;김은주;이민경;유재주;김종국;이신우
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제32권3호
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    • pp.167-173
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    • 2005
  • 본 연구는 고추열매의 capsaicinoid 생합성 조절 기작을 연구하고자 general phenylpropanoid pathway의 2번째 단계에 작용하는 것으로 알려진 3종류의 c4h cDNA clone을 확보하여 염기서열을 분석한 결과, pc4h1와 pc4h2의 크기는 각각 1,775 bp와 1,655 bp으로 505개의 아미노산으로 구성된 펩티드를 암호하는 full length의 ORF를 갖추고 있었으나 pc4h3는 5'-말단의 coding 영역 일부가 소실 되었다. 이들은 공히 모든 cytochrome P450 효소에서 진화학적으로 보존되어 있는 3종류의 conserved region 즉 domain 1(proline-rich region), domain 2 (threonine-containing binding pocket for the oxygen molecule), 그리고domain 3(heme binding region)을 포함하고 있었으며 evolutionary tree분석을 통하여 pc4h1와 pc4h2는 모두 Class I에 속하는 것으로 서로 간에는 95.8%의 유사성을 나타내어 거의 동일한 유전자인 것으로 조사되었다. 특히 Class II로 분류된 Citrus sinensis C4H1과 Phaseolus vulgaris C4H와는 단지 64.9에서 64.5%의 homology를 나타내었다. 또한 pc4h2는 상처를 주지 않은 조직에서는 비교적 적은 양의 mRNA 발현수준을 보였으나 상처를 가한 후 6시간의 열매에서는 400%, 뿌리에서는 200%까지 그 발현 양이 증가하였다. 이와 유사하게 pc4h1의 전사량도 상처에 의하여 유도는 되나 basal level이 pc4h2보다 높아서 발현증가 비율은 그다지 높지 않았다. 반면에 pc4h3 유전자는 상처를 주지 않은 모든 조직에서 거의 발현되지 않았으며 상처에 의하여서도 전혀 반응을 하지 않았다.

우리나라 감자에 발생하는 PVY의 병원학적 특성 및 외피단백질 유전자 분석 (Etiological Properties and Coat Protein Gen Analysis of Potato Virus Y Occuring in Potatoes of Korea)

  • 정승룡
    • 한국식물병리학회:학술대회논문집
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    • 한국식물병리학회 1995년도 Proceedings of special lectures on Molecular Biological Approaches to Plant Disease National Agricultural Science and Technology Institute Suwon, Korea
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    • pp.77-96
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    • 1995
  • To obtain basic informations for the improvement of seed potato production in Korea, some etiological properties of potato virus Y(PVY) distributed in the major seed potato production area(Daekwanryeong) were characterized, and the nucleotide and amino acid sequences of the coat protein gene of the PVY strains isolated were analyzed. PVY strains in Daekwonryeong, an alpine area, were identified to be two strains, PVYo and PVYN by symptoms of indicator plants, and their distribution in potato fields was similar. Major symptom on potato varieties by PVY was grouped as either mosaic alone or mosaic accompanied with veinal necrosis in the lower leaves. The symptom occurrence of the two symptoms was similar with Irish Cobbler, but Superior showed a higher rate of mosaic symptom than the other. The PVY strain which was isolated from potato cv. Superior showing typical mosaic symptoms produced symptoms of PVY-O on the indicator plants of Chenopodium amaranticolor, Nicotiana tabacum cv. Xanthi nc and Physalis floridana, but no symptom o Capsicum annum cv. Ace. Moreover, results from the enzyme-linked immunosorbent assay with monoclonal and polyclonal antibodies showed that the isolated PVY reacts strongly with PYV-O antibodies but does not react specifically with PVY-T antibodies. The purified virus particles were flexious with a size of 730$\times$11nm. On the basis of the above characteristics, the strain was identified to be a PVY-O and named as of PVY-K strain. The flight of vector aphids was observed in late May, however, the first occurrence of infected plants was in mid June with the bait plants surrounded with PVY-infected potato plants and early July with the bait plants surrounded with PVY-free potato plants. PVY infection rates by counting symptoms on bait plants (White Burley) were 1.1% with the field surrounded with PVY-free potato plants and 13.7% the fields surrounded with PVY-infected potato plants, showing the effect of infection pressure. The propagated PVY-K strain on tobacco(N. sylvestris) was purified, and the RNA of the virus was extracted by the method of phenol extraction. The size of PVY-K RNA was measured to be 9, 500 nucleotides on agarose gel electrophoresis. The double-stranded cDNAs of PVY-K coat protein(CP) gene derived by the method of polymerase chain reaction were transformed into the competent cells of E. coli JM 109, and 2 clones(pYK6 and pYK17) among 11 clones were confirmed to contain the full-length cDNA. Purified plasmids from pYK17 were cut with Sph I and Xba I were deleted with exonuclease III and were used for sequencing analysis. The PVY-K CP gene was comprised of 801 nucleotides when counted from the clevage site of CAG(Gln)-GCA(Ala) to the stop codon of TGA and encoded 267 amino acids. The molecular weight of the encoded polypeptides was calculated to be 34, 630 daltons. The base composition of the CP gene was 33.3% of adenine, 25.2% of guanine, 20.1% of cytosine and 21.4% of uracil. The polypeptide encoded by PVY-K CP gene was comprised of 22 alanines, 20 threonines, 19 glutamic acids and 18 glycines in order. The homology of nucleotide sequence of PVY-K CP gene with those of PVY-O(Japan), PVY-T(Japan), PVY-TH(Japan), PVYN(the Netherlands), and PVYN(France) was represented as 97.3%, 88.9%, 89.3%, 89.6% and 98.5%, respectively. The amino acid sequence homology of the polypeptide encoded by PVY-K CP gene with those encoded by viruses was represented as 97.4%, 92.5%, 92.9%, 92.9%, and 98.5%, respectively.

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종자내 아미노산 합성 조절 유전자에 관한 연구 (Amino Acid Biosynthesis and Gene Regulation in Seed)

  • 임용표;서미정;조수진;이정희;이효연
    • 한국식물학회:학술대회논문집
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    • 한국식물학회 1996년도 제10회 식물생명공학심포지움 고등식물 발생생물학의 최근 진보
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    • pp.61-74
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    • 1996
  • Human and monogastric animals can not synthesize 10 out of the 20 amino asids and therefor need to obtain these from their diet. The plant seed is a major source of dietary protein. It is particular important in their study to increase nutritional quality of the seed storage proteins. The low contents of lysine, asparagine and threonenein various cereal seeds and of cystein and methionine. In legume seeds is due to the low proportions of these amino acids in the major storage proteins, we have tried to apply the three strategies; (1) mutagenesis and selection of specific amino acid analogue resistance, (2) cloning and expression study of lysine biosynthesis related gene, (3) transfomation of lysine rich soybean glycinin gene. The 5-methyltryptophan (5MT) resistant cell lines, SAR1, SAR2 and SAR3 were selected from anther derived callus of rice (Oryza sativa L. "Sasanishiki"). Among these selected cell lines, two (SAR1 and SAR3) were able to grow stably at 200 mg/L of 5MT. Analysis of the freed amino acids in callus shows that 5MT resistant cells (SAR3) accumulated free tryptophan at least up to 50 times higher than those that of the higher than of SAS. These results indicated that the 5MT resistant cell lines are useful in studies of amino acid biosynthesis. Tr75, a rice (Oryza sativa L., var. Sasanishiki) mutant resistant to 5MT was segregated from the progenies of its initial mutant line, TR1. The 5MT resistant of TR75 was inherited in the M8 generations as a single dominant nuclear gene. The content of free amino acids in the TR75 homozygous seeds increased approximately 1.5 to 2.0 fold compared to wild-type seeds. Especially, the contents of tryptophan, phenylalanine and aspartic acid were 5.0, 5.3 and 2.7 times higher than those of wild-type seeds, respectively. The content of lysine is significantly low in rice. The lysine is synthesized by a complex pathway that is predominantly regulated by feedback inhibition of several enzymes including asparginase, aspatate kinase, dihydrodipicolinat synthase, etc. For understanding the regulation mechanism of lysine synthesis in rice, we try to clone the lysine biosynthetic metabolism related gene, DHPS and asparaginase, from rice. We have isolated a rice DHPS genomic clone which contains an ORF of 1044 nucleotides (347 amino acids, Mr. 38, 381 daltons), an intron of 587 nucleotides and 5'and 3'-flanking regions by screening of rice genomic DNA library. Deduced amino acid sequence of mature peptide domain of GDHPS clone is highly conserved in monocot and dicot plants whereas that of transit peptide domain is extremely different depending on plant specie. Southern blot analysis indicated that GDHPS is located two copy gene in rice genome. The transcripts of a rice GDHPS were expressed in leaves and roots but not detected in callus tissues. The transcription level of GDHPS is much higher in leaves indicating enormous chloroplast development than roots. Genomic DNA clones for asparaginase genes were screened from the rice genomic library by using plaque hybridization technique. Twelve different genomic clones were isolated from first and second screening, and 8 of 12 clones were analyzed by restriction patterns and identified by Southern Blotting, Restriction enzyme digestion patterns and Southern blot analysis of 8 clones show the different pattern for asparaginase gene. Genomic Southern blot analysis from rice were done. It is estimated that rice has at least 2-3 copy of asparaginase gene. One of 8 positive clones was subcloned into the pBluescript SK(+) vector, and was constructed the physical map. For transformation of lysine rich storage protein into tobacco, soybean glycinin genes are transformed into tobacco. To examine whether glycinin could be stably accumulated in endosperm tissue, the glycinin cDNA was transcriptionally fused to an endosperm-specific promotor of the rice storage protein glutelin gene and then introduced into tobacco genomic via Agrobacterium-mediated transformation. Consequently the glycinin gene was expressed in a seed-and developmentally-specific manner in transgenic tobacco seeds. Glycinin were targeted to vacuole-derived protein bodies in the endosperm tissue and highly accumulated in the matrix region of many transgenic plant (1-4% of total seed proteins). Synthesized glycinin was processed into mature form, and assembled into a hexamer in a similar manner as the glycinin in soybean seed. Modified glycinin, in which 4 contiguous methionine residues were inserted at the variable regions corresponding to the C - teminal regions of the acidic and basic polypeptides, were also found to be accumulated similarly as in the normal glycinin. There was no apparent difference in the expression level, processing and targeting to protein bodies, or accumulation level between normal and modified glycinin. glycinin.

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