A newly designed Cytophaga-Flavobacteria-specific 16S rRNA gene primer pair was employed to investigate the CF community structure in the Bering Sea, revealing a previously unknown and unexpected high CF diversity in this high latitude cold sea. In total, 56 clones were sequenced and 50 unique CF 16 rRNA gene fragments were obtained, clustering into 16 CF subgroups, including nine cosmopolitan subgroups, five psychrophilic subgroups, and two putatively autochthonous subgroups. The majority of sequences (82%) were closely related to uncultured CF species and could not be classified into known CF genera, indicating the presence of a large number of so-far uncultivated CF species in the Bering Sea.
LEE YONG-JIK;YEO SOO-HWAN;LEE IN SEON;LEE SAM-PIN;KITANI SHIGERU;NIHIRA TAKUYA;KIM HYUN SOO
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제16권1호
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pp.77-83
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2006
A gene encoding a $\gamma-butyrolactone$ autoregulator receptor was cloned from Saccharopolyspora erythraea, and the biochemical characteristics, including the autoregulator specificity, were determined with the purified recombinant protein. Using primers designed for the conserved amino acid sequence of Streptomyces $\gamma-butyrolactone$ autoregulator receptors, a 120 bp S. erythraea DNA fragment was obtained by PCR. Southern and colony hybridization with the 120 bp fragment as a probe allowed to select a genomic clone of S. erythraea, pESG, harboring a 3.2 kb SacI fragment. Nucleotide sequencing analysis revealed a 615 bp open reading frame (ORF), showing moderate homology (identity, $31-34\%$; similarity, $45-47\%$) with the $\gamma-butyrolactone$ autoregulator receptors from Streptomyces sp., and this ORF was named seaR (Saccharopolyspora erythraea autoregulator receptor). The seaR/pET-3d plasmid was constructed to overexpress the recombinant SeaR protein (rSeaR) in Escherichia coli, and the rSeaR protein was purified to homogeneity by DEAE-Sephacel column chromatography, followed by DEAE-ion-exchange HPLC. The molecular mass of the purified rSeaR protein was 52 kDa by HPLC gel-filtration chromatography and 27 kDa by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, indicating that the rSeaR protein is present as a dimer. A binding assay with tritium-labeled autoregulators revealed that rSeaR has clear binding activity with a VB-C-type autoregulator as the most effective ligand, demonstrating for the first time that the erythromycin producer S. erythraea possesses a gene for the $\gamma-butyrolactone$autoregulator receptor.
본 연구는 희소방선균 Saccharopolyspora erythreae receptor gene (SeaR)의 기능을 연구하기 위해 다른 속의 균주인 Streptomyces virginiae에 SeaR 유전자를 도입하였다. S. virginiae의 형질전환은 oriT, attP, $ermEp^{\ast}$과 SeaR 유전자 단편을 가지고 있는 ${\varphi}C31$ 유래의 integration vector인 pEV615 (6.6 kb)를 이용하여 Escherichia coli ET12567/pUZ8002를 DNA 공여체(donor)로 이용한 접합전달법(conjugal transfer)을 사용하여 확립하였다. SeaR 유전자의 삽입 유무는 PCR방법으로 확인하였고, SeaR 유전자의 전사 발현은 RT-PCR방법으로 확인하였다. S. virginiae의 경우, virginiamycins 생산은 wild type (S. virginiae)와 transformants (C1, C3) 모두 최초생산시기가 14시간으로 같았다. $VB-C_6$ 첨가시기에 따른 항생물질 유도능 확인결과 본 배양 4시간에 $VB-C_6$ 첨가 시 wild type과 transformants (C1, C3) 모두 $VB-C_6$에 의한 virginiamycins 생성이 유도되지 않았다. 본배양 6시간, 8시간에 $VB-C_6$ 첨가하였을 시 $VB-C_6$에 의한 virginiamycins 생성이 유도되는 것을 확인하였다. 이 결과는 $VB-C_6$에 의한 유도의 경우 S. virginiae 내의 BarA에 의해 VMs 생산시기가 2-4시간 단축되었다고 사료되나, transformants C1, C3의 경우 $VB-C_6$ 첨가 시 virginiamycins 생산이 억제되는 것은 SeaR이 virginiamycins 생합성 유전자에 결합하여 억제자로 기능 한다고 추정 되었다. 이러한 결과로 인하여 외부에서 도입된 SeaR gene이 virginiamycins 생산에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
방선균이 생산하는 이차대사산물은 자기조절인자(${\gamma}$-butyrolactone autoregulator)라고 불리는 저분자의 신호전달물질과 이에 특이적으로 결합하는 autoregulator receptor protein의 상호작용에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 그러므로 non-host에 autoregulator receptor 혹은 pleiotropic regulator의 발현은 이차대사산물 혹은 새로운 대사화합물의 효율적인 생산을 유도할 것으로 기대된다. 희소방선균 Saccharopolyspora erythreae으로부터 receptor (seaR) 유전자의 기능을 연구하기 위해 다른 속의 균주인 Streptomyces coelicolor A3(2)로 seaR 유전자를 삽입하여 형질전환하였다. S. coelicolor A3(2)의 형질전환은 oriT, attP, $ermEp^*$과 seaR gene 단편을 가지고 있는 ${\Phi}C31$ 유래의 integration vector인 pEV615 (6.6 kb)를 이용하여 Escherichia coli ET12567/pUZ8002를 DNA 공여체로 이용한 접합전달법을 사용하여 확립하였다. seaR 유전자의 삽입 유무는 PCR방법으로 확인하였고, seaR 유전자의 전사 발현은 RT-PCR방법으로 확인하였다. S. coelicolor A3(2)의 경우 표현형 microarray 실험을 통하여 seaR 유전자의 발현에 따른 표현형의 변화를 확인하였다. 특히, 표현형 microarray 실험에 나타난 tetracycline 항생제 기질에 대하여 wild type이 transformant에 비해 빠르게 성장하는 것은 항균제 감수성 검사와 일치하였다. 이는 tetracycline 생합성 유전자 및 내성 유전자의 발현 억제에 따른 변화라고 예상할 수 있으며 이를 위하여 tetracycline 생합성 관련 유전자 및 내성 유전자의 발현 패턴 분석등과 같은 분자 수준에서의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Two Gram-negative, nonmotile, coccobacilli, SW-$3^T$ and SW-$100^T$, were isolated from sea water of the Yellow Sea in Korea. Strains SW-$3^T$ and SW-$100^T$ contained ubiquinone-9 (Q-9) as the predominant respiratory lipoquinone and $C_{18:1}\;{\omega}9c$ and $C_{16:0}$ as the major fatty acids. The DNA G+C contents of strains SW-$3^T$ and SW- $100^T$ were 44.1 mol% and 41.9 mol%, respectively. A neighbor-joining tree based on l6S rRNA gene sequences showed that the two isolates fell within the evolutionary radiation enclosed by the genus Acinetobacter. Strains SW-$3^T$ and SW-$100^T$ exhibited a l6S rRNA gene similarity value of 95.7% and a mean DNA-DNA relatedness level of 9.2%. Strain SW-$3^T$ exhibited l6S rRNA gene sequence similarity levels of 93.5-96.9% to the validly described Acinetobacter species and fifteen Acinetobacter genomic species. Strain SW-$100^T$ exhibited l6S rRNA gene sequence similarity levels of less than 97.0% to the other Acinetobacter species except Acinetobacter towneri DSM $14962^T$ (98.0% similarity). Strains SW-$3^T$ and SW-$100^T$ exhibited mean levels of DNA-DNA relatedness of 7.3-l6.7% to the type strains of some phylogenetically related Acinetobacter species. On the basis of phenotypic, phylogenetic, and genetic data, strains SW-$3^T$ and SW-$100^T$ were classified in the genus Acinetobacter as two distinct novel species, for which the names Acinetobacter marinus sp. novo (type strain SW-$3^T$=KCTC $12259^T$=DSM $16312^T$) and Acinetobacter seohaensis sp. novo (type strain SW-$100^T$=KCTC $12260^T$=DSM $16313^T$) are proposed, respectively.
한국산과 중국산 피조개의 신속 진단, 유전적 특성 및 유연관계를 분석하기 위하여 DNA 수준에서 확인 할 수 있는 PCR-aided RFLP를 사용하였다. 피조개 mtDNA 165 rDNA gene를 제한효소로 처리하여 그 band 양상을 조사하고자 하였다. 165 rDNA gene을 분리하기 위하여 ArkF-3, ArkR-3 primer를 사용한 결과 한국산과 중국산 피조개 모두 분자량이 720 bp band가 나타났다 PCR에 의하여 증폭된 16S rRNA gene을 총 8종류의 제한효소(PvuII, BamHI, HinfI, HaeIII, EcoRI, RsaI, Ksp221, BstX21)로 절단하여 RFLP 양상을 보았다. HinfI의 제한효소 처리 시 득량, 가막, 남해, 진해, 태안산 피조개 모두 275 band절편이 관찰되었으나, 중국산은 나타나지 않았다. HinfI를 제외한 나머지 제한효소는 다형형이 관찰되지 않았고 한국산과 중국산 모두 700 bp의 동일한 band를 보였다. HaeIII에서도 득량, 가막, 태안과 남해와 진해산 PCR product가 700 bp위치에서 상이하게 보였다. 또한 한국산과 중국산 절편이 다르게 나타났다. 한국산 피조개 종내 restriction 쇼pe에 의해 유연관계의 결과에 의하면 득량, 가막, 태안은 동일한 유사도를 보였고, 남해와 진해와는 거리가 7 정도로 나타났다. 특히 한국산과 중국산 거리는 25로 나타났다. 이상의 결과를 보아서,HinfI 제한효소는 한국산과 중국산을 구별하는데 매우 유용한 molecular marker가 될 수 있을 것으로 판단되며, 유전적으로 거리가 먼 것으로 보인다. 또한 HaeIII은 한국산 종내 구분 및 중국산 신속 동정에 좋은 molecular tool로 사용될 것으로 예상된다.
To assess community structure and diversity of archaea, a clone sequencing analysis based on an archaeal 16S rRNA gene was conducted at three sediment depths of the continental slope and Ulleung Basin in the East Sea. A total of 311 and 342 clones were sequenced at the slope and basin sites, respectively. Marine Group I, which is known as the ammonia oxidizers, appeared to predominate in the surface sediment of both sites (97.3% at slope, 88.5% at basin). In the anoxic subsurface sediment of the slope and basin, the predominant archaeal group differed noticeably. Marine Benthic Group B dominated in the subsurface sediment of the slope. Marine Benthic Group D and Miscellaneous Crenarchaeotal Group were the second largest archaeal group at 8-9 cm and 18-19 cm depth, respectively. Marine Benthic Group C of Crenarchaeota occupied the highest proportion by accounting for more than 60% of total clones in the subsurface sediments of the basin site. While archaeal groups that use metal oxide as an electron acceptor were relatively more abundant at the basin sites with manganese (Mn) oxide-enriched surface sediment, archaeal groups related to the sulfur cycle were more abundant in the sulfidogenic sediments of the slope. Overall results indicate that archaeal communities in the Ulleung Basin show clear spatial variation with depth and sites according to geochemical properties the sediment. Archaeal communities also seem to play a significant role in the biogeochemical carbon (C), nitrogen (N), sulfur (S), and metal cycles at each site.
본 연구는 2006년 8월부터 2007년 9월까지 여수, 남해, 진도, 무안, 거문도, 서산 및 중국의 산동에서 포획한 낙지 유전자 집단을 분석하기 위하여 미토콘드리아 16S rRNA 염기서열로 조사했다. 유전자 분석은 총 28 개체로부터 11개의 haplotype이 발견되었다. 유전자 분화율은 0.2-1.2% 범위로 나타났다. Haplotype에 대한 PHYLIP 및 network 조사에 따르면 낙지는 두개의 clade (clade AIclade B)로 나뉘어지며, clade 사이의 분화율은 0.4%로 나타났다. 지역적 거리에 따라 haplotype이 다음과 같이 분화되었다. 하나는 여수, 남해, 무안, 진도 haplotype과 다른 하나는 서산, 거문도, 산동 haplotype으로 나뉘어졌다. 계충구조 분석에서도 한국 낙지집단 및 중국과의 유전적 차이를 볼 수 있으나, 현저한 지역적 차이는 나타나지 않았다. 따라서 한국연안에 서식하고 있는 일부 낙지집단은 gene flow에 의해서 유전적 동질성을 나타낼 수 있지만, 한국집단 간 뿐만 아니라 중국집단과의 유전적 분화는 지역적 거리 및 장벽으로 인하여 제한적인 gene flow로 설명될 수 있다.
망그로브 생태계는 수생태계로 유입되는 중금속을 받아들이는 기능을 가지고 있다. 중금속에 오염된 퇴적물에 노출됨에도 불구하고 망그로브는 중금속에 내성을 가지고 있다. 이 연구에서 우리는 망그로브로부터 중금속 저항성 관련 유전자를 클로닝하고, 중금속 노출에 유전자 발현 변화를 분석하였다. 미크로네시아 축라군의 웨노섬에서 채취한 Rhizophora stylosa의 잎과 뿌리조직으로부터 CTAB 방법을 이용하여 RNA를 분리하였고, gene specific primers를 이용하여 phytochelatin synthase 1(PCS1) 유전자를 클로닝하였다. R. stylosa 태생종자를 100 ppb의 Cd과 10 ppb의 Cu에 노출하였을 때 각각 1.91배 및 2.72배 발현이 증가하였다. 이러한 결과는 PCS1 유전자의 발현분석이 망그로브 생태계의 건강성을 평가하기 위한 좋은 도구가 될 수 있음을 나타낸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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