• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제17권9호
• /
• pp.1498-1503
• /
• 2007

To identify novel crystal proteins, Bacillus thuringiensis 2385-1 was isolated from Korean soil samples and characterized. The H-serotype of 2385-1 was identical to that of subsp. kenyae (H4a4c), and its crystal toxin was bipyramidal-shaped. However, 2385-1 showed a much higher toxicity towards Plutella xylostella and Spodoptera exigua larvae than subsp. kenyae. In addition, the crystal protein profile and plasmid DNA pattern of 2385-1 differed from those of subsp. kenyae. To verify the crystal protein gene types of 2385-1, a PCR-RFLP analysis was performed, and the results revealed that 2385-1 contained two novel cry1-type crystal protein genes, cryl-5 and cry1-12, in addition to the crylJal gene. The deduced amino acid sequences of cryl-5 and cry1-12 showed a 97.9% and 75.7% sequence similarity with the CrylAb and CrylJa crystal proteins, respectively. Among the novel crystal proteins, Cry1-5 showed a high toxicity towards P. xylostella and S. exigua larvae. In conclusion, B. thuringiensis 2385-1 is a new isolate in terms of its gene types, and should be a promising source for an insecticide to control lepidopteran larvae.

• 한국식품과학회지
• /
• 제44권4호
• /
• pp.460-466
• /
• 2012

T-2와 HT-2 독소는 type A trichothecene계 곰팡이독소에 속하는 식품 오염물질이나, 국내의 경우 기준치 설정과 분석법의 확립이 요구되고 있다. 본 연구에서는 T-2와 HT-2 독소의 분석법 확립에 도움이 되고자 옥수수와 현미 시료에 존재하는 carboxylesterase에 의한 T-2 독소의 탈아세틸화가 GC 및 HPLC에 의한 T-2와 HT-2 독소 분석치에 미치는 영향을 살펴보았다. 옥수수와 현미 시료로부터 제조된 carboxylesterase 조효소원에 의한 T-2 독소의 HT-2 독소로의 전환 정도를 살펴본 결과, 15분 이내에 84-86%의 HT-2 독소가 급격히 형성되었고, 30분 이후에는 93-95%로 증가한 후 일정하게 유지되었다. 시료에 존재하는 효소의 불활성화 여부가 분석치에 미치는 영향을 살펴보면, 효소를 불활성화 시킨 시료에서는 T-2 독소가 60-107% 검출되었고 HT-2 독소가 검출되지 않은 반면, 효소를 불활성화 시키지 않은 시료에서는 T-2 독소가 0-9% 검출되었고 HT-2 독소가 77-121% 생성되었다. 추출용매 및 추출방법에 따른 T-2 독소의 탈아세틸화를 살펴본 결과, methanol/water 80:20으로 추출한 경우에는 T-2 독소가 84-108% 검출되었다. 곰팡이독소의 동시분석을 위해 PBS로 1차 추출한 다음 methanol로 추출할 때, 효소를 불활성화 시킨 시료에서는 T-2 독소가 60-87% 검출되었고 HT-2 독소가 검출되지 않았다. 반면, 효소를 불활성화 시키지 않은 시료에서는 T-2 독소가 검출되지 않았고 HT-2 독소가 37-66% 생성되었다. 이러한 결과는 옥수수와 현미 시료에 존재하는 carboxylesterase에 의해 T-2 독소가 탈아세틸화되어 T-2와 HT-2 독소를 각각 정량분석할 때 분석치에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다.

• 농약과학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.166-176
• /
• 2011

제주도의 녹차 밭에 서식하는 딱정벌레목인 청동풍뎅이 (Anomala albopilosa)의 사체와 녹차 밭 토양에서 분리한 Bacillus thuringiensis CAB530 균주의 생물효과를 검토하였다. 이 균주는 몇 종류의 해충에 대한 살충활성에서 난방제 농업해충 가운데 하나인 파밤나방에 높은 효과를 나타냈다. 파밤나방 2령 유충에 대한 살충활성 검정에서 CAB530 균주는 $LC_{50}$값이 $1.49{\times}10^4$(cfu/$m{\ell}$)으로 고활성을 보였다. 이 균주가 생산하는 살충성 독소단백질의 SDS-PAGE에서는 파밤나방에 살충활성이 있는 기존의 B. thuringiensis subsp. kurstaki와 비슷한 130kDa의 밴드를 나타내었다. 또한 파밤나방 중장액으로 반응을 시킨 후에 약 65kDa의 활성 독성단백질을 확인할 수 있었다 PCR수행에서 CAB530 균주는 cry1Aa, cry1Ab, cry1C, cry1D, cry1F 그리고 cry1I등 6 개의 유전자가 존재하는 것으로 밝혀졌으며, B. thuringiensis subsp. kurstala기준 균주와 차이가 있었다. 딱정벌레목에서 분리 선발한 B. thuringiensis CAB530균주는 crystal의 형태와 SDS-PAGE의 결과는 B. thuringiensis subsp. kurstaki와 유사하게 나타났지만, 살충활성 검정과 PCR product 전기영동 결과는 B thuringiensis subsp. aizawai와 유사하게 나타났다.

• 미생물학회지
• /
• 제42권3호
• /
• pp.195-198
• /
• 2006

Anthrax lethal toxin은 탄저병의 치사원인이 되는 독소이며, Lethal toxin은 두 종류의 단백질 PA (Protective antigen)과 LF (lethal factor)로 구성되어 진다. PA는 세포표면의 수용체와 결합하여 LF를 세포질 안으로 이동시켜 주는 역할을 한다. LF는 금속 이온$(Zn^{2+})$ 의존적 단백질 가수분해 효소로써 MKKs[MAPK (mitogen-activated protein kinase) kinases] 집단 단백질의 아미노 말단 부분을 절단하여 대상 세포를 죽음으로 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 LF에 대한 특성 분석 및 억제제 개발에 과한 연구를 위해 cell-based high-throughtput screens 개발에 선행되어야 하는 기초 자료를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 LF의 절단 대상이 되는 기질이 MEK1을 yeast내에서 동시 발현시켜 LF의 활성을 검증하였다. 먼저 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 숙주로 하여 LF의 기질인 MEK1 발현 vector를 구축하였고, 구축된 발현 system을 기본을 LF 활성을 검증하고자 yeast에 형질전환하여 plasmid의 안전성 및 MEK1 유전자의 발현 및 LF에 의한 MEK1 아미노말단의 절단 부위를 확인하였다. 본 연구는 세포내 검증 system 도입의 기초적 자료를 제공하였으며, yeast내의 MEK1 발현은 탄저병의 저해제 선별 및 활성 측정 검증을 생체에서 고효율적이며, 안정적으로 할 수 있다는 가능성을 나타냈다.

• 대한수의학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.247-253
• /
• 2003

Actinobacillus pleuropneumoniae causes a highly contagious pleuropneumoniae in swine. The bacterium produces several virulence factors such as exotoxin, LPS, capsular polysaccharide, etc. Among them, the exotoxin, called Apx, has been focused as the major virulence factor, and the toxin consists of 4 gene cluster. apx CABD. apxA is the structural gene of toxin and has four different types, I, II, III, and IV. As the first step of development of a new subunit vaccine, the three different types of apxA gene were amplified from A. pleuropneumoniae isolated from Korea by PCR with primer designed based on the N- and C-terminal of the toxin. The sizes of apxIA, IIA and IIIA were 3,073, 2,971 and 3,159bps, respectively. The comparison of whole DNA sequences of apxIA, IIA and IIIA genes with those of the reference strain demonstrated 98%, 99% and 98% homology, respectively. In addition, the phylogenetic analysis was performed based on the amino acid sequences compared with 12 different RTX toxin family using the neighbor-joining method. ApxA proteins of Korean isolates were identical with reference strains in this study. All ApxA proteins were expressed in E. coli with pQE expression vector and identified using Western blot with polyclonal antibodies against culture supernatants of A. pleuropneumoniae serotype 2 or 5. The sizes of each expressed ApxA protein were about 120, 110, 125 kDa (M.W.), respectively. The results obtained in this study could be used for the future study to develop a new vaccine to porcine pleuropneumoniae.

• BMB Reports
• /
• 제40권2호
• /
• pp.163-171
• /
• 2007

Functional elements of the conserved helix 7 in the poreforming domain of the Bacillus thuringiensis Cry $\delta$- endotoxins have not yet been clearly identified. Here, we initially performed alanine substitutions of four highly conserved aromatic residues, $Trp^{243}$, $Phe^{246}$, $Tyr^{249}$ and $Phe^{264}$, in helix 7 of the Cry4Ba mosquito-larvicidal protein. All mutant toxins were overexpressed in Escherichia coli as 130-kDa protoxins at levels comparable to the wild-type. Bioassays against Stegomyia aegypti mosquito larvae revealed that only W243A, Y249A or F264A mutant toxins displayed a dramatic decrease in toxicity. Further mutagenic analysis showed that replacements with an aromatic residue particularly at $Tyr^{249}$ and $Phe^{264}$ still retained the high-level toxin activity. In addition, a nearly complete loss in larvicidal activity was found for Y249L/F264L or F264A/ Y249A double mutants, confirming the involvement in toxicity of both aromatic residues which face towards the same direction. Furthermore, the Y249L/F264L mutant was found to be structurally stable upon toxin solubilisation and trypsin digestion, albeit a small change in the circular dichroism spectrum. Altogether, the present study provides for the first time an insight into the highly conserved aromaticity of $Tyr^{249}$ and $Phe^{264}$ within helix 7 playing an important role in larvicidal activity of the Cry4Ba toxin.

• BMB Reports
• /
• 제37권3호
• /
• pp.292-297
• /
• 2004

The current model for the mechanism of action of the Bacillus thuringiensis Cry $\delta$-endotoxins involves the penetration of the ${\alpha}4-{\alpha}5$ hairpin into the target midgut epithelial cell membranes, followed by pore formation. In this study, PCR-based mutagenesis was employed to identify a critical residue within the ${\alpha}4-{\alpha}5$ loop of the 130-kDa Cry4A mosquito-larvicidal protein. Alanine-substitutions of two charged (Asp-198 and Asp-200) and four polar (Asn-190, Asn-195, Tyr-201 and Tyr-202) residues in the ${\alpha}4-{\alpha}5$ loop were performed. Like the wild-type, all of the mutant toxins were over-expressed as inclusion bodies in Escherichia coli. When E. coli cells expressing each mutant toxin were bioassayed against Aedes aegypti larvae, larvicidal activity was completely abolished for the substitution of only Tyr-202, while replacements at the other positions still retained a high level of toxicity. Further replacement of Tyr-202 with an aromatic side chain, phenylalanine, did not affect the toxicity. These results revealed a crucial role in toxin activity for the conserved aromatic residue at the 202 position within the ${\alpha}4-{\alpha}5$ loop of the Cry4A toxin.

• Journal of Periodontal and Implant Science
• /
• 제37권sup2호
• /
• pp.339-351
• /
• 2007

Cytolethal distending toxin(CDT)은 세포 주기 중 G2에서 M 기로의 전환을 막아 세포의 증식을 억제할 수 있는 세균 단백 독소의 일종이다. 구강 미생물 중 유일하게 Actinobacillus actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans)만이 이 CDT를 생성 할 수 있는 것으로 알려져 있다. A. actinomycetemcomitans는 localized aggressive periodontitis (LAP)의 원인균으로 여겨지며 비 운동성의 그람 음성 구간균이고 $37^{\circ}C$, 5% $CO_2$ 하에 성장이 왕성하다. A. actinomycetemcomitans의 CDT는 3개의 인접한 유전자인 cdtA, cdtB, cdtC에 의해 형성 되며 각각의 유전자에 대한 단백질의 기능은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 현재까지 연구에 의하면 cdtA는 CDT의 세포부착과 관련이 있는 것으로 여겨지며 이 유전자의 기능 이상 시 CDT의 독성 효과가 현저히 감소한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구는 A. actinomycetemcomitans의 cdtA 유전자를 클로닝, 단백질 발현하여 향후 치주질환의 발병 과정에서 CdtA의 역할을 규명하고 질환의 예방 및 치료법에 도움을 주고자 하였다. A. actinomycetemcomitans Y4균주를 cdtA 유전자 클로닝을 위해 사용하였다. A. actinomycetemcomitans의 genomic DNA는 genomic DNA 추출 kit를 사용하여 분리하고 cdtA에 특이적인 primer를 이용하여 PCR을 통해 cdtA 유전자를 증폭하였다. 증폭된 cdtA 유전자를 T-vector에 클로닝 하였으며, 클로닝 된 cdtA 유전자는 단백질 발현을 위해 pRSET Avector에 서브클로닝 한 후 발현 균주인 BL21(DE3)를 이용하여 발현시켰다. 발현 후 Ni-NTA AP conjugate를 이용한 Western blot을 통해 pRSET-CDTA를 확인하였다.

• Biomolecules & Therapeutics
• /
• 제9권3호
• /
• pp.162-166
• /
• 2001

Helicobacter pylori is a major cause of gastric-associated diseases. In our previous study, the Adhesin/CTXA2B was expressed as insoluble recombinant chimeric protein derived from the H. pylori adhesin genetically coupled to CTXA2B subunit in Escherichia coli. Since it is very important to optimize IPTG concentration, culture temperature and composition of medium to maximize cell growth and productivity, these conditional growth factors were determined for increasing the productivity of the expressed Adhesin/CTXA2B chimeric protein in Escherichia coli JM101 carrying pTEDhpa/ctxa2b. Our data demonstrate that optimal medium for increased production of chimeric protein was a YCP/Glu medium composed of 2% yeast extract, 1% casamino acid, phosphate solution [0.3% $KH_2P0_4$, 0.4% $Na_2HP0_4$, 0.25% ($NH_4)_2HPO_4$], and 0.5% glucose. In addition, optimal concentration of IPTG was 1 mM and culture temperature, $37^{\circ}C$.

• BMB Reports
• /
• 제40권5호
• /
• pp.783-790
• /
• 2007

Receptor binding plays an important role in determining host specificity of the Bacillus thuringiensis Cry $\delta$-endotoxins. Mutations in domains II and III have suggested the participation of certain residues in receptor recognition and insect specificity. In the present study, we expressed the cloned domain II-III fragment of Cry4Ba and examined its binding characteristics to mosquito-larval midgut proteins. The 43-kDa Cry4Ba-domain II-III protein over-expressed in Escherichia coli as inclusion bodies was only soluble when carbonate buffer, pH 10.0 was supplemented with 4M urea. After renaturation via stepwise dialysis and subsequent purification, the refolded domain II-III protein, which specifically reacts with anti Cry4Ba-domain III monoclonal antibody, predominantly exists as a $\beta$-sheet structure determined by circular dichroism spectroscopy. In vitro binding analysis to both histological midgut tissue sections and brush border membrane proteins prepared from susceptible Aedes aegypti mosquito-larvae revealed that the isolated Cry4Ba-domain II-III protein showed binding functionality comparable to the 65-kDa full-length active toxin. Altogether, the data present the 43-kDa Cry4Ba fragment comprising domains II and III that was produced in isolation was able to retain its receptor-binding characteristics to the target larval midgut proteins.