• 한국생물정보학회:학술대회논문집
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• 한국생물정보시스템생물학회 2005년도 BIOINFO 2005
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• pp.421-426
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• 2005

In this paper, we investigate the nonlinear dynamic behavior of TPP (thiamine pyrophosphate) riboswitches in E. coli (Escherichia coli). TPP riboswitches are highly conserved RNA regulatory elements, embedded within the 5’'untranslated region of three TPP biosynthesis operons. The three operons thiCEFSGH, thiMD, and thiBPQ are involved in the biosynthesis, salvage, and transport of TPP, respectively. TPP riboswitches modulate their expressions in response to changing TPP concentration, without involving protein cofactors. Interestingly, the expression of thiMD is regulated at the translational level, while that of thiCEFSGH at both levels of transcription and translation. We develop a mathematical model of the TPP riboswitch’s regulatory system possessed by thiCEFSGH and thiMD, so as to simulate the time-course experiments of TPP biosynthesis in E. coli. The simulation results are validated against three sets of reported experimental data in order to gain insight into the nature of steady states and the stability of TPP riboswitches, and to explain the biological significance of regulating at level of transcription or translation, or even both. Our findings suggest that in the TPP biosynthesis pathway of E. coli, the biological effect of down-regulating thiCEFSGH operon at the translational level by TPP riboswitch is less prominent than that at the transcriptional level.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.143-148
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• 2015

In some pathogenic bacteria, there are RNA thermometers, which regulate the production of virulence associated factors or heat shock proteins depending on temperature changes. Like a riboswitches, RNA thermometers are located in the 5'-untranslated region and involved translational gene regulatory mechanism. RNA thermometers block the ribosome-binding site and start codon area under the $37^{\circ}C$ within their secondary structure. After bacterial infection, increased the temperature in the host causes conformations changes of RNA, and the ribosome-binding site is exposed for translational initiation. Because structural differences between open and closed forms of RNA thermometers are mainly mediated by base pairing changes, NMR spectroscopy is a very useful method to study these thermodynamically changing RNA structure. In this review, we briefly provide a fundamental function of RNA thermometers, and also suggest a proper NMR experiments for studying RNA thermometers.

• 생명과학회지
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• 제30권3호
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• pp.304-312
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• 2020

한천분해효소(agarase)는 기초과학영역, 한천유래 고기능성 올리고당의 생산, 해조류를 이용한 바이오에너지 생산 등에 사용될 수 있다. 본 연구진은 2012년에 한천의 분류, 기원, 생산 및 응용에 관하여 총설하였다. 이에 본고에서는 2012년부터의 agarase 재조합 발현에 대해 총설하고자 한다. Agarase의 재조합 발현에 사용된 유전자는 Agarivorans 속(genus) 세균, Flameovirga 속 세균, Pseudoalteromonas 속 세균, Gayadomonas 속 세균, Catenovulum 속 세균, Microbulbifer 속 세균, Cellulophaga속 세균, Saccharophagus 속 세균, Simiduia 속, Vibrio 속 세균 등의 19종의 세균들에서 유래하였다. 47개의 재조합 발현된 agarase 중에서 α-agarase는 2개였고 나머지는 모두 β-agarase 였다. α-Agarase는 모두 agarotetraose (A4)를 생산하였고 β-agarase는 NA2부터 NA12까지 다양한 산물을 생산하였다. 최적온도는 25~60℃, 최적 pH는 3.0~8.5의 범위였다. 50℃ 이상의 최적 온도를 갖는 agarase는 14개로 이들은 한천을 가열한 후에 졸상태가 유지되는 온도에서도 활발한 활성을 보일 것이다. CBM (carbohydrate-binding module)의 조작 등의 인위적 돌연변이로 agarase의 열안정성 증가, 최적온도와 활성의 동시 증가에 관한 연구 사례도 있었다. 재조합발현의 숙주로 E. coli, B. subtilis, S. lividans, S. cerevisiae 등이 활용되었으며, agarase 유전자의 분비신호, 다른 생물의 분비신호 및 riboswitch가 agarase의 재조합 발현에 사용되었다. Agarase를 정제한 후에 아미노산 서열에 기반한 유전자 재조합 이외에도 게놈서열 파악과 유사성 비교를 통해 putative agarase와 메타게놈에서 유래한 agarase의 재조합 발현에 관한 연구도 있다. 이러한 연구들은 향후 agarase 및 agarase를 이용한 한천분해산물의 응용 분야 등에 활발하게 이용될 것으로 기대된다.