Guo, Bin;Hexige, Saiyin;Zhang, Tian;Pittman, Jon K.;Chen, Donghong;Ming, Feng
BMB Reports
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v.40
no.6
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pp.845-852
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2007
The highly evolved flowers of orchids have colorful sepals and fused columns that offer an opportunity to discover new genes involved in floral development in monocotyledon species. In this investigation, we cloned and characterized the homologous PISTALLATA-like (PI-like) gene PhPI15 ($\underline{Ph}alaenopsis$$\underline{PI}$ STILLATA # $\underline{15}$), from the Phalaenopsis hybrid cultivar. The protein sequence encoded by PhPI15 contains a typical PI-motif. Its sequence also formed a subclade with other monocot PI-type genes in phylogenetic analysis. Southern analysis showed that PhPI15 was present in the Phalaenopsis orchid genome as a single copy. Furthermore, it was expressed in all the whorls of the Phalaenopsis flower, while no expression was detected in vegetative organs. The flowers of transgenic tobacco plants ectopically expressing PhPI15 showed male-sterile phenotypes. Thus, as a Class-B MADS-box gene, PhPI15 specifies floral organ identity in orchids.
The ${\beta}-CGTase$ gene of alkalophilic Bacillus firmus var. alkalophilus was cloned into E. coli using $pZErO^{TM}-2$ as a vector. The cloned gene encoded a total of 710 amino acid residues consisting of 674 amino acids of the matured protein and 36 amino acids of the signal peptide, including 20 amino acids from the lacZ gene in the vector. Although the cloned ${\beta}-CGTase$ gene did not contain the promoter and start codons, it was expressed by the lac promoter and lacZ start codon in the $pZErO^{TM}$ vector. A comparison was made with the amino acid sequence and ten other CGTases from Bacillus sp. Also, ten highly conserved regions, which are important amino acid residues in catalysis of CGTase, were identified. The lac promoter used for expression of the ${\beta}-CGTase$ gene was induced constitutively in recombinant E. coli even without IPTG possibly because of a lack of the lacI gene in both host and vector, repressing the lacZ gene in the lac operon. Its expression was catabolically repressed by glucose, however, its repression was reduced by soluble starch, mainly because of the extremely high increase of the cAMP level. ${\beta}-CGTase$ can be overproduced in the recombinant E. coli by maintaining intracellular cAMP levels mostly through the intermittent feeding of glucose during cultivation.
Tiba Nazar Ibrahim Al Azawi;Murtaza Khan;Bong-Gyu Mun;Song-Uk Lee;Da-sol Lee;Waqas Rahim;Anjali Pande;Nusrat Jahan Methela;Cho-Jun Ho;Byung-Wook Yun
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2022.10a
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pp.143-143
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2022
Plant defense systems against pathogens have been studied extensively and are currently a hot topic in plant science. Using a reverse genetics technique, this study looked into the involvement of the NO-downregulated NAD(P)-binding Rossmann-fold superfamily gene in plant growth and defense in Arabidopsis thaliana. For this purpose, the knockout and overexpressing plant of the candidate gene along with the relevant controls were exposed to control, oxidative and nitro-oxidative stresses. The results showed that candidate gene negatively regulates plants' root and shoot lengths. To investigate the role of the candidate gene in plant basal defense, R-gene-mediated resistance and systemic acquired resistance (SAR) plants were challenged with virulent or avirulent strains of Pseudomonas syringae pathovar tomato (Psf) DC3000. The results showed that the candidate gene negatively regulates plants' basal defense, R-gene-mediated resistance and SAR. Further characterization via GO analysis associated the candidate gene with metabolic and cellular processes and response to light stimulus, nucleotide binding and cellular location in the cytosol and nucleus. Protein structure analysis indicated the presence of a canonical Oxidoreductase family NAD (P)-binding Rossmann fold domain of 120 amino acids with a total of 121 plant homologs across 35 different plant species in the clad streptophyta. Arabidopsis eFP browser showed its expression in almost all the above-ground parts. Protein analysis indicated C225 and C359 as potential targets for S-Nitrosylation by NO. SMART analysis indicated possible interactions with mevalonate/galactokinase, galacturonic acid kinase, arabinose kinase, putative xylulose kinase, GroES-like zinc-binding alcohol dehydrogenase and various glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases.
In this study, an approx. 2.5-kb gene fragment including the catalase gene from Rhodospirillum rubrum S1 was cloned and characterized. The determination of the complete nucleotide sequence revealed that the cloned DNA fragment was organized into three open reading frames, designated as ORF1, catalase, and ORF3 in that order. The catalase gene consisted of 1,455 nucleotides and 484 amino acids, including the initiation and stop codons, and was located 326 bp upstream in the opposite direction of ORF1. The catalase was overproduced in Escherichia coli UM255, a catalase-deficient mutant, and then purified for the biochemical characterization of the enzyme. The purified catalase had an estimated molecular mass of 189 kDa, consisting of four identical subunits of 61 kDa. The enzyme exhibited activity over a broad pH range from pH 5.0 to pH 11.0 and temperature range from $20^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$C. The catalase activity was inhibited by 3-amino-1,2,4-triazole, cyanide, azide, and hydroxylamine. The enzyme's $K_m$ value and $V_{max}$ of the catalase for $H_2O_2$ were 21.8 mM and 39,960 U/mg, respectively. Spectrophotometric analysis revealed that the ratio of $A_{406}$ to $A_{280}$ for the catalase was 0.97, indicating the presence of a ferric component. The absorption spectrum of catalase-4 exhibited a Soret band at 406 nm, which is typical of a heme-containing catalase. Treatment of the enzyme with dithionite did not alter the spectral shape and revealed no peroxidase activity. The combined results of the gene sequence and biochemical characterization proved that the catalase cloned from strain S1 in this study was a typical monofunctional catalase, which differed from the other types of catalases found in strain S1.
Jeong, Tae Hyug;Hwang, Tae Kyung;Seo, Yong Bae;Kim, Young Tae
Journal of Life Science
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v.25
no.5
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pp.507-514
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2015
D-Xylulose is phosphorylated to D-xylulose-5-phosphate by D-xylulose kinase before it enters glycolysis via the nonoxidative pentose phosphate pathway. A gene encoding a novel D-xylulose kinase (XK) from K. gwangalliensis strain SJ2 was sequenced and expressed in E. coli. The sequence of the isolated XK gene was 1,419 bp, encoding 472 amino acids. The XK protein was more closely related to the Arthrobacter phenanthrenivorans XK than to the Bifidobacterium catenulatum one, as reflected in the sequence identity (54.9% vs. 38.7%). The XK gene was subcloned into the pCold-II expression vector. The resulting plasmid was transformed into E. coli strain BL21 (DE3) cells and the expression of the recombinant XK protein was induced by the addition of IPTG. The resulting protein was expressed as a fusion protein of approximately 48 kDa containing a N-terminal six-histidine extension that was derived from the expression vector. The expressed protein was homogenized by affinity chromatography and showed enzymatic activity corresponding to D-xylulose kinase. XK enzyme kinetic studies with D-xylulose and ATP showed a Km of 250±20 μM and 1,300±50 μM, respectively. The results obtained from this study will provide a wider knowledge base for the characterization of D-xylulose kinase at the molecular level.
A cDNA clone for a salicylic acid-induced gene in Chinese cabbage (Brassica rapa subsp. pekinensis) was isolated and characterized. The cabbage gene encoding a protein of 392 amino acids contained a tandem array of two thiJ-like sequences. ThiJ is a thiamin biosynthesis enzyme that catalyzes the phosphorylation of hydroxymethylpyrimidine (HMP) to HMP monophosphate. Although the cabbage gene shows a similarity to bacterial thiJ genes, it also shares a similarity with the human DJ-1, a multifunctional protein that is involved in transcription regulation, male fertility, and parkinsonism. The cabbage thiJ-like gene is strongly induced by salicylic acid and a nonhost pathogen, Pseudomonas syringae pv. tomato, which elicits a hypersensitive response in Chinese cabbage. Treatment of the cabbage leaves with BTH, methyl jasmonate, or ethephon showed that the cabbage thiJ-like gene expression is also strongly induced by BTH, but not by methyl jasmonate or ethylene. This indicates that the cabbage gene is activated via a salicylic acid-dependent signaling pathway. Examination of the tissue-specific expression revealed that the induction of the cabbage gene expression by BTH occurs in the leaf, stem, and floral tissues but not in the root.
2-Hydroxy-6-oxo-6phenylhexa-2,4-dienoate (HOPDA) hydrolase catalyzes the hydrolytic cleavage of HOPDA to bemzpate and 2-hydroxypenta-2, 4-dienoate (HPD) during microbial catabolism of biphenyl and polychlorinated biphenyls. A HOPDA hydrolase gene (pcbD) was isolated from the genomic library of Pseudomonas sp. P20 and designated as pCNUO1201; a 7.5-kb XbaI DNA fragment from Pseudomonas sp. P20 was inserted into the pBluescript SK(+) XbaI site. E. coli HB101 harboring pCNU1201 exhibited HOPDA hydrolase activity. The open reading frame (ORF) corresponding to the pcbD gene consisted of 855 base pairs with an ATG initiation codon and a TGA termination codon. The ORF was preceded by a rebosome-binding sequence of 5'-TGGAGC-3' and its G+C content was 55 mol%. The pcbD gene of Pseudomonas sp. P20 was located immedeately downstream of the pcbC gene encoding 2,3- dihydroxybiphenyl 1,2-dioxygenase, and approximately 4-kb upstream of the pcbE gene encoding HPD hydratase. The pcbK gene was able to encode a polypeptide with a molecular weight of 31,732 containing 284 amino acid residues. The deduced amino acid sequence of the HOPDA hydrolase of Pseudomonas sp. P20 exhibited high identity (62%) with those of the HOPDA hydrolases of P. putida KF715, P. pseudoalcaligenes KF707, and Burkholderia cepacia LB400, and also significant homology with those of other hydrolytic enzymes including esterase, transferase, and peptidase.
A novel gene, designated mgt-6, containing four splicing variants, was isolated from a gene trap clone library of C3H/10T1/2 cells transfected with retroviral promoterless gene-trap vector, ROSAFARY. The transcript variants were differentially expressed in murine tissues and cell lines and differentially responded to diverse stimuli including TGF-${\beta}1$ and mitogen-activated protein kinase (MAPK) inhibitors. The mgt-6 gene encoded a protein of 37 or 11 amino acid residuals with cytoplasmic distribution. However, when C3H/10T1/2 cells were treated with 5-azacytidine, the protein translocated into cell nucleus as indicated by fused LacZ or C-terminally tagged EGFP. Our preliminary results suggest that further study on the role of mgt-6 gene in cell transformation and differentiation may be of significance.
The high-level expression of a human single chain urokinase-type plasminogen activator (scu-PA) was achieved by employing a methotrexate (MTX)-dependent gene amplification system in Chinese hamster ovary (CHO) cells. By cotransfecting and coamplifying a scu-PA expression plasmid and dihydrofolate reductase (DHFR) minigene, several scu-PA expressing CHO cell lines were selected and gene-amplified. These recombinant cell lines, NGpUKs, secreted a completely processed scu-PA of 54 kD and up to 60mg/L was accumulated in the culture medium when they were adapted to an optimal MTX concentration. Over 95% of the scu-PA expressed was secreted in the culture medium and identified having the proper function of a plasminogen activator when activated by plasmin. Based on a genomic Southern analysis, a representative subclone, MGpUK-5, exhibited MTX-dependent scu-PA gene amplification, plus the initial single-copy gene of scu-PA eventually turned into about 150 copies of the amplified gene of scu-PA after gradual adaptation to 2.0$\mu$M of MTX. Meanwhile, the transcripts kof the scu-PA gene increased, although -early saturation of transcription was identified at 0.1$\mu$M of MTX. The scu-PA production by the MGpUK-5 subclone also increased relative to the gene amplification and increased transcripts, however, the relationship was not linearly proportional. Accordingly, since the MGpUK cell lines expressed elevated levels of enzymatically active scu-PA, these cell lines could be applied to the largescale production of scu-PA.
Knock-out of a gene by insertional mutagenesis is a direct way to address its function through the mutant phenotype. Among ca. 15,000 gene-trapped Ds insertion lines of rice, we identified one line from selected sensitive lines in highly salt stress. We conducted gene tagging by TAIL-PCR, and DNA gel blot analysis from salt sensitive mutant. A gene encoding an oligopeptide transporter (OPT family) homologue was disrupted by the insertion of a Ds transposon into the OsOPT10 gene that was located shot arm of chromosome 8. The OsOPT10 gene (NP_001062118.) has 6 exons and encodes a protein (752 aa) containing the OPT family domain. RT-PCR analysis showed that the expression of OsOPT10 gene was rapidly and strongly induced by stresses such as high-salinity (250 mM), osmotic, drought, $100\;{\mu}M$ ABA. The subcellular localization assay indicated that OsOPT10 was localized specifically in the plasma membrane. Overexpression of OsOPT10 in Arabidopsis thaliana and rice conferred tolerance of transgenic plants to salt stress. Further we found expression levels of some stress related genes were inhibited in OsOPT10 transgenic plants. These results suggested that OsOPT10 might play crucial but differential roles in plant responses to various abiotic stresses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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