Carbon catabolite repression is a crucial regulation mechanism in microorganisms, but its characteristic in Rhizopus is still unclear. We extracted a carbon regulation gene, cre, that encoded a carbon catabolite repressor protein (CRE) from Rhizopus stolonifer TP-02, and studied the regulation of CRE by real-time qPCR. CRE responded to glucose in a certain range, where it could significantly regulate part of the cellulase genes (eg, bg, and cbh2) without cbh1. In the comparison of the response of cre and four cellulase genes to carboxymethylcellulose sodium and a simple carbon source (lactose), the effect of CRE was only related to the concentration of reducing sugars. By regulating the reducing sugars to range from 0.4% to 0.6%, a glucose-containing medium with lactose as the inducer could effectively induce cellulases without the repression of CRE. This regulation method could potentially reduce the cost of enzymes produced in industries and provide a possible solution to achieve the largescale synthesis of cellulases.
염소 베타-락토글로불린 유전자 프로모터의 유선 조직 특이성은, 비 발현 세포에서 -470 에서 -205 부위에 의해서 매개되는 억제 조절에 의해서 보증된다. 이 음성 조절 기작과 억제 조절을 매개하는 인자를 확인하기 위하여 상류 염기 서열을 자세히 분석하였다. 상류 염기 서열은 어느 방향으로 위치하든 연결된 베타-락토글로불린 유전자 프로모터의 활성을 억제할 수 있었다. 이와 같이 규명된 염소 베타-락토글로불린 유전자의 잠정적 음성 조절 인자는 다른 유전자의 프로모터들에 대해서는 다양한 활성을 보였는데, herpes simplex 바이러스의 thimidine kinase 프로모터는 상류 염기서열의 방향에 따라 억제 또는 활성화되었으며, SV40 프로모터는 억제되기보다는 오히려 활성화되었다. 염소 베타-락토글로불린 유전자의 억제 조절 인자를 포함하는 조절 부위는 비 유선 세포인 HeLa 및 CV-1 세포에서 추출된 핵 추출물에 의해서 이동성이 강력하게 지연되는 반면, 유선세포인 HC11 세포의 핵 추출물에 의해서는 약하게 지연되었다. 이와 같은 활성 억제와 인자 결합간의 연관성은 foot-printing 분석에서 관찰된 결합 부위가 염소의 베타-락토글로불린 유전자의 조직특이적 억제에 작용할 음성 조절 인자일 가능성을 시사한다.
The ${\beta}$-Lactoglobulin (BLG) gene expression is differentially regulated during development of the mammary tissues. Such differential regulation of the BLG gene expression can be reiterated in the cultured mammary HC11 cells. In the growing non-confluent HC11 cells, the BLG promoter activity was shown to be partially repressed by the upstream regulatory sequence. The repression was gradually diminished and switched to activation as the cells grew confluent. The differential regulation of the BLG promoter was controlled by the 5'-regulatory sequence located at the upstream of 205 bp. Electromobility shift assay showed that nuclear extract from HC11 cells differentially bound on the regulatory sequence, depending on the cell confluency, which was in accordance with the differential transcriptional activity. DNase I foot-print assay, however, revealed that all nuclear extracts presented the same foot-prints, regardless of confluency of HC11 cells. These results suggest that differential regulation BLG gene expression by the 5'-regulatory sequence may be accomplished by competitive and/or cooperative binding of differential regulatory factors on the same regulatory element.
Lactobacillus casei SW-M1으로부터 lactose 이용 pPLac Plasmid를 분리하였다. 이 plasmid에 lactose이용 유전자가 존재하는지를 확이하기 위하여 plasmid curing을 실시한 결과, acriflavin 8mg/ml 과 11 mg/ml EtBr를 처리한 후 , 3차 접종 배양의 경우에 curing 빈도가 가장 높았다. Lac와 plasmid가 cured 된 $Lac^{+}$strain의 당 이용능을 조사한 결고, glucose lactosidasedldydsmd은 불변이나, lactosedldydsmd만이 $Lac^{+}$strain에서 감소하였다 pPLac plasmid의 lactose 분해능은 $\beta$-galactosidase 에 의한 것이 아니고, phospho-$\beta$-galactosidase 에 의한 것으로 확인되었다. $Lac^{+}$strain의 carbohydrate가 막투과시 PTS과 관련이 있는가를 조사한 결과ㅏ lactose-PTS가 가장 활성이 높았으며, 그 다음이 galactose-PTS, glucose-PTS 로 나타났다. 그러므로 lactose는 lactose-PTS(lactose-phosphotransferase system)에 의하여 glucose와 galactose-6-phosphate로 분해됨을 알 수 있었다. Phospho-$\beta$-galactosidase의 induction 실험에서는 galactoserk 가장 높은 induction 효과를 보여 주었으며, lactose와 glucose는 높은 수준의 induction을 나타내었으며, IPTG는 induction 효과가 없었다. Glucosedh lactose 배지에서 L. casie는 diauxic growth나 phospho-$\beta$-galactosidase합성을 조사한 결과, catabolite repression을 받지 않는 것으로 나타났다.
유선 조직에서 베타-락토글로불린 유전자의 발현은 프롤락틴, 글루코코르티코이드 및 인슐린등의 유촉진 호르몬들에 의해서 강력하게 유도된다. 이와 같은 호르몬 유도의 조절 기작을 규명하기 위하여, 배양 유선 세포인 HC11 세포에서 염소 베타-락토글로불린 유전자 프로모터의 유촉진 호르몬에 대한 반응을 분석하였다. 베타-락토글로불린 프로모터의 5'- 조절 부위를 연쇄적으로 제거한 발현 실험에서 호르몬 유도를 크게 변화 시키는 두 지역이 관찰되었다. 조절 부위의 -1692의 상류지역은 하류 프로모터를 강력하게 활성화 시키는 부위로, 주로 글루코코르티코이드 유도체인 덱사메타손의 작용을 매개하였다. 그러나 두번째 지역의 유도 작용은 인슐린 처리를 병행하지 않을 경우 상류 조절부위에 의해 억제되었다. 이러한 결과는, 유선세포에서 유촉진 호르몬들에 의한 베타-락토글로불린 프로모터 활성 유도가 인슐린에 의한 탈 억제화와 글루코코르티코이드 및 프롤락틴에 의한 활성화의 복합 조절에 의해서 이루어질 것이라는 점을 시사한다. 두번째 지역에 의한 덱사메타손 유도는 -700 부근의 글루코코르티코이드 수용체 결합 부위에 의해서 매개되는 것으로 추정된다.
The promoter region of pyrC (dihydroorotase) gene of Escherichia coli was shown to have Fur protein binding properties by gel retardation assay. In vivo regulation of the pyrC expression was studied by measuring dihydroorotase activity and ${\beta}$-galactosidase level in the $fur^+$ and $fur^-$ genetic background. The expression of chromosomal dihydroorotase activity and ${\beta}$-galactosidase activity of pyrC-lacZ fusion plasmid was repressed to about 30% and 17%, respectively in the $fur^+$ strain compared to those in the $fur^-$ strain. Divalent ions such as $Fe^{2+}$ and $Zn^{2+}$ were not required for the repression. PyrC expression was also reduced to one half by 1 mM uracil. The effect of uracil was independent on the fur gene.
An RNase P ribozyme library has been developed as a tool for functional genomics studies. Each clone of this library contains a random 18-mer and the sequence of M1 RNA, the catalytic subunit of RNase P. Repression of target gene expression is thus achieved by the complementary binding of mRNA to the random guide sequence and the successive target cleavage via M1 RNA. Cellular expression of the ribozyme expression was confirmed, and EGFP mRNA was used as a model to demonstrate that the RNase P ribozyme expression system can inhibit the target gene expression. The constructed RNase P ribozyme library has a complexity of $1.4\times10^7$. This novel library system should become a useful in functional genomics, to identify novel gene functions in mammalian cells.
한국독성학회 2002년도 Molecular and Cellular Response to Toxic Substances
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pp.60-66
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2002
Aryl hydrocarbons, environmental contaminants accumulate in tissue and pose potential risk in human health. 2,3,7,8-Tertachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) is known as a most potent toxicant among aryl hydrocarbons. TCDD elicits numerous toxic responses in experimental animals and human, including hepatic carcinoma, pulmonary and skin tumor in adult rodents, craniofacial abnormality during mouse embryogenesis, chloracne, reproductive abnormality, immunotoxicity, endocrine effects in exposed humans.(omitted)
방선균은 토양 속에 다양하게 존재하는 미생물의 일종으로 그람 양성 진정세균으로 이차대사산물을 생산하는 시기와 포자 착생이 시작되는 세포분화의 시기가 밀접한 관련이 있다. S. griseus는 streptomycin을 비롯한 다양한 종류의 endopeptidase 및 exopeptidase들을 생산한다. 방선균에서의 protease 생산은 많은 경우에 이차대사산물이 형성되거나 형태분화가 유도되는 시기에 동시에 시작된다는 점에서 Pretense가 이차대사물질 생산 및 세포분화에 일정한 기능을 수행할 것이 라는 점을 시사하고 있다. 본 연구에서는 S. griseus IFO 13350에서 클로닝한 SGPD protease가 각 strain에서 형태학적으로나 생리적으로 어떠한 gene dosage 효과를 미치는지 조사하는 것이었다. sprD 유전자가 S.lividans를 숙주로 사용한 시스템에서 대량발현이 성공적으로 되는 것을 확인한 후, 본 유전자를 클로닝한 S. griseus IFO13350 균주와 이의 A-factor 결손주인 S. griseus HH1에 형질전환하였다. S. griseus HH1과 S. griseus IFO13350에서는 protease activity가 벡터만 도입된 대조군과 sprD 유전자가 들어간 형질전환체에서 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 S. griseus IFO 13350 및 HH1 모두에서 생리학적·형태학적 분화의 차이를 발견하지 못하였다. Chymotrypsin계열의 pretense를 암호화하는 유전자만이 S. griseus에서 발현이 repression된다는 사실을 본 연구 결과를 통하여 알게 되었다. 이를 바탕으로 sprD유전자와 동일계열의 chymotrypsin 계열의 유전자들이 공통적으로 S. griseus에서 repression 되는 일반적인 기전이 있을 것으로 판단, chymotrypsin계열 유전자들의 promoter부분의 염기 상동성을 조사하였다 번역개시부위 바로 상부 유전자부터 상동성을 조사한 결과 적어도 상당부분의 염기배열이 잘 보존된 지역이 존재함을 알게 되었다. 향후 이들 발현기구의 조절기구를 연구함으로서 protease의 기능을 밝히는데 좋은 단서를 제공할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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