• 원예과학기술지
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• 제29권3호
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• pp.267-272
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• 2011

${\beta}$-carotene hydroxylase는 carotenoids의 생합성 경로에서 astaxanthin 및 zeaxanthin 합성에 관여하는 주요 효소이다. Astaxanthin과 zeaxanthin은 비타민 A 전구체보다 항암효과가 더 높다고 보고되고 있다. 따라서 ${\beta}$-carotene hydroxylase 유전자(ChyB)를 토마토 잎에서 분리하고 binary 벡터에 클로닝 한 후 pIG121-ChyB-tom으로 명명하였다. 토마토 ChyB 유전자를 Agrobacterium-mediated infiltration 방법을 이용하여 생육 8주 된 담배 잎에 일시적 형질전환을 하였다. 감염 0, 1, 2, 3일 후 RT-PCR 한 결과 담배에서는 거의 발현되지 않았던 ${\beta}$-carotene hydroxylase 전사체가 감염 1일 후부터 증가하여 2일 후 최대 전사량을 보이고 3일 후부터 감소하는 경향을 나타내었다. 이 결과를 바탕으로 감염 후 0, 2, 3일째 담배 잎을 채취하여 항산화 효능을 측정한 결과, 감염 2일 후 1,1-diphenyl-pricryl hydrazyl(DPPH) radical 소거 활성이 대조구에 비해 약 30% 증가하는 것을 확인하였다. 이 연구결과를 통해 외래 유용 유전자를 원예작물에 형질전환하여 항산화 및 항암효과가 우수한 zeaxanthin 및 astaxanthin 등 oxy-carotenoids의 함유량을 증진시킨 새로운 기능성 토마토 및 다양한 원예작물의 신품종 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권3호
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• pp.231-237
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• 2004

Oxycarotenoids는 녹색식물, 곰팡이, 효모, 버섯 및 세균 등이 만들어 내는 황색, 적색 또는 자색의 polyene계 색소로 분자내에 산소를 함유하며 생체내에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 본 실험에서는 Oxycarotenoids의 생합성 경로상에 존재하는 $\beta$-carotene hydroxylase 유전자 (Chyb)가 재조합된 Ti-plasmid (pGCHYB)를 A. tumerfacience GV3101에 의해 Arabidopsis thaliana (cv. Columbia)에 형질전환하였다. 50 mg/L hygromycin 함유한 MS 배지에서 선발된 개체를 이용하여 Chyb 유전자의 도입여부를 PCR로 분석한 결과, 대조구에서는 Chyb 유전자의 증폭 되지 않았으나 형질전환체에서는 증폭 산물을 확인 할 수 있었다. 또한 형질전환체의 발현여부를 RT-PCR분석한 결과 도입된 Chyb 유전자가 안정적으로 발현되었다. 형질전환체의 carotenoids를 HPLC 분석한 결과 xanthophyll cycle carotenoids (violaxanthin과 zeaxanthin)의 함량 및 $\beta$-carotene 함량은 감소되었으며, 대조구 Arabidopsis에는 생합성되지 않는 astaxanthin이 생합성되었다. 따라서 본 실험에서 육성된 형질전환체를 이용하여 oxycarotenoids 생합성 과정상의 중간대사물질의 표지, 관여된 transcript 및 metabolite 분석 등을 통해 carotenoids 대사계의 연구소재로 활용 할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Microbiology
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• 제41권3호
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• pp.212-218
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• 2003

Citrus phytoene synthase (CitPsy) and ${\beta}$-carotene hydroxylase (CitChx), which are involved in caroteinoid biosynthesis, are distantly related to the corresponding bacterial enzymes from the point of view of amino acid sequence similarity. We investigated these enzyme activities using Pantoea ananatis carotenoid biosynthetic genes and Escherichia coli as a host cell. The genes were cloned into two vector systems controlled by the T7 promoter. SDS-polyacrylamide gel electrophoresis showed that CitPsy and CitChx proteins are normally expressed in E. coli in both soluble and insoluble forms. In vivo complementation using the Pantoea ananatis enzymes and HPLC analysis showed that ${\beta}$-carotene and zeaxanthin were produced in recombinant E. coli, which indicated that the citrus enzymes were functionally expressed in E. coli and assembled into a functional multi-enzyme complex with Pantoea ananatis enzymes. These observed activities well matched the results of other researchers on tomato phytoene synthase and Arabidopsis and pepper ${\beta}$-carotene hydroxylases. Thus, our results suggest that plant carotenoid biosynthetic enzymes can generally complement the bacterial enzymes and could be a means of carotenoid production by molecular breeding and fermentation in bacterial and plant systems.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제3권4호
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• pp.325-331
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• 2009

To efficiently express a gene of interest in transgenic plants, the choice of promoter is a crucial factor as it directly affects the expression of the transgene that will yield the desired phenotype. The Arabidopsis ${\beta}-carotene$ hydroxylase 1 gene (AtBch1) shows constitutive and ubiquitous expression and was thus selected as one of best candidates for constitutive promoter analysis by both in silico northern blotting and semi-quantitative RT-PCR analysis. To investigate AtBch1 promoter activity, the 1,981-bp 5'-upstream region of this gene was fused with ${\beta}-glucuronidase$ (GUS) and transformed into Arabidopsis. Through the molecular characterization of transgenic leaf tissues, the AtBch1 promoter generated strong activity that drives 1.8- and 2-fold higher GUS expression than the cauliflower mosaic virus 35S (35S) promoter at the transcriptional and translational levels, respectively. Furthermore, the GUS enzyme activity driven by the AtBch1 promoter was 2.8-fold higher than that produced by the 35S promoter. By histochemical GUS staining, the ubiquitous expression of the AtBch1 promoter was observed in all tissues of Arabidopsis. Semi-quantitative RT-PCR analysis with different tissues further showed that this promoter serves as a strong constitutive driver of transgene expression in dicot plants.

• 한국동물학회:학술대회논문집
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• 한국동물학회 2003년도 한국생물과학협회 학술발표대회
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• pp.187.4-187
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• 2003

No Abstract, See Full Text

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제35권4호
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• pp.292-297
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• 2007

H. pluviails는 고광도와 질소 결핍 배지 조건에서 ketocarotenoid의 일종인 astaxanthin을 다량 축적하는 녹조류이다. 스트레스가 없는 조건에서 키운 green cell과 astaxanthin이 합성된 red cell을 HPLC를 통해 비교해 본 결과 각 색소의 양이 변화하는 것을 볼 수 있었다. 여러 ester 형태의 astaxanthin이 생합성 되고, zeaxanthin이 늘어난 반면, lutein과 ${\beta}$-carotene은 감소하였다. 또한 total chlorophyll 양이 줄어드는 대신 total carotenoid의 양이 늘어남을 보였다. H. pluvilalis에서 찾아낸 astaxanthin 생합성 경로에 있는 carotenoid hydroxylase, phytoene desaturase, isopentenyl pyrophosphate isomerase, ${\beta}$-carotene ketolase 유전자는 음성대조군인 chloroplast chlorophyll a-b binding protein와는 달리cell이 성장하기 좋은 조건의 상태보다 astaxanthin을 생합성하기 위해 고광도의 스트레스를 받았을 때 더 높은 발현양상을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제4권2호
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• pp.149-155
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• 2010

Expression of the genes for carotenoid bio-synthesis (crt) is dependent on light, but little is known about the underlying mechanism of light sensing and signalling in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (hereafter, Synechocystis). In the present study, we investigated the light-induced increase in the transcript levels of Synechocystis crt genes, including phytoene synthase (crtB), phytoene desaturase (crtP), ${\zeta}$-carotene desaturase (crtQ), and ${\beta}$-carotene hydroxylase (crtR), during a darkto-light transition period. During the dark-to-light shift, the increase in the crt transcript levels was not affected by mutations in cyanobacterial photoreceptors, such as phytochromes (cph1, cph2 and cph3) and a cryptochrome-type photoreceptor (ccry), or respiratory electron transport components NDH and Cyd/CtaI. However, treatment with photosynthetic electron transport inhibitors significantly diminished the accumulation of crt gene transcripts. Therefore, the light induction of the Synechocystis crt gene expression is most likely mediated by photosynthetic electron transport rather than by cyanobacterial photoreceptors during the dark-to-light transition.