Jiang, Zhu;Lv, Xueqin;Liu, Yanfeng;Shin, Hyun-dong;Li, Jianghua;Du, Guocheng;Liu, Long
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제28권11호
/
pp.1850-1858
/
2018
Glucosamine (GlcN) is widely used in the nutraceutical and pharmaceutical industries. Currently, GlcN is mainly produced by traditional multistep chemical synthesis and acid hydrolysis, which can cause severe environmental pollution, require a long prodution period but a lower yield. The aim of this work was to develop a whole-cell biocatalytic process for the environment-friendly synthesis of glucosamine (GlcN) from N-acetylglucosamine (GlcNAc). We constructed a recombinant Escherichia coli and Bacillus subtilis strains as efficient whole-cell biocatalysts via expression of diacetylchitobiose deacetylase ($Dac_{ph}$) from Pyrococcus furiosus. Although both strains were biocatalytically active, the performance of B. subtilis was better. To enhance GlcN production, optimal reaction conditions were found: B. subtilis whole-cell biocatalyst 18.6 g/l, temperature $40^{\circ}C$, pH 7.5, GlcNAc concentration 50 g/l and reaction time 3 h. Under the above conditions, the maximal titer of GlcN was 35.3 g/l, the molar conversion ratio was 86.8% in 3-L bioreactor. This paper shows an efficient biotransformation process for the biotechnological production of GlcN in B. subtilis that is more environmentally friendly than the traditional multistep chemical synthesis approach. The biocatalytic process described here has the advantage of less environmental pollution and thus has great potential for large-scale production of GlcN in an environment-friendly manner.
N-acetylglucosamine kinase (GlcNAc kinase or NAGK; EC 2.7.1.59) is highly expressed and plays a critical role in the development of dendrites in brain neurons. In this study, the authors conducted structure-function analysis to verify the previously proposed 3D model structure of GlcNAc/ATP-bound NAGK. Three point NAGK mutants with different substrate binding capacities and reaction velocities were produced. Wild-type (WT) NAGK showed strong substrate preference for GlcNAc. Conversion of Cys143, which does not make direct hydrogen bonds with GlcNAc, to Ser (i.e., C143S) had the least affect on the enzymatic activity of NAGK. Conversion of Asn36, which plays a role in domain closure by making a hydrogen bond with GlcNAc, to Ala (i.e., N36A) mildly reduced NAGK enzyme activity. Conversion of Asp107, which makes hydrogen bonds with GlcNAc and would act as a proton acceptor during nucleophilic attack on the ${\gamma}$-phosphate of ATP, to Ala (i.e., D107A), caused a total loss in enzyme activity. The overexpression of EGFP-tagged WT or any of the mutant NAGKs in rat hippocampal neurons (DIV 5-9) increased dendritic architectural complexity. Finally, the overexpression of the small, but not of the large, domain of NAGK resulted in dendrite degeneration. Our data show the effect of structure on the functional aspects of NAGK, and in particular, that the small domain of NAGK, and not its NAGK kinase activity, plays a critical role in the upregulation of dendritogenesis.
RNA polymerase II carboxyl-terminal domain (RNAPII CTD) phosphatases are responsible for the dephosphorylation of the C-terminal domain of the small subunit of RNAPII in eukaryotes. Recently, we demonstrated the identification of several interacting partners with human small CTD phosphatase1 (hSCP1) and the substrate specificity to delineate an appearance of the dephosphorylation catalyzed by SCP1. In this study, using the established cells for inducibly expressing hSCP1 proteins, we monitored the modification of ${\beta}$-O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc). O-GlcNAcylation is one of the most common post-translational modifications (PTMs). To gain insight into the PTM of hSCP1, we used the Western blot, immunoprecipitation, succinylayed wheat germ agglutinin-precipitation, liquid chromatography-mass spectrometry analyses, and site-directed mutagenesis and identified the $Ser^{41}$ residue of hSCP1 as the O-GlcNAc modification site. These results suggest that hSCP1 may be an O-GlcNAcylated protein in vivo, and its N-terminus may function a possible role in the PTM, providing a scaffold for binding the protein(s).
Sharif, Syeda Ridita;Lee, HyunSook;Islam, Md. Ariful;Seog, Dae-Hyun;Moon, Il Soo
Molecules and Cells
/
제38권5호
/
pp.402-408
/
2015
Protein O-GlcNAcylation, dictated by cellular UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) levels, plays a crucial role in posttranslational modifications. The enzyme GlcNAc kinase (NAGK, E.C. 2.7.1.59) catalyzes the formation of GlcNAc-6-phosphate, which is a major substrate for the biosynthesis of UDP-GlcNAc. Recent studies have revealed the expression of NAGK in different types of cells especially in neuronal dendrites. Here, by immunocytochemistry (ICC) and immunonucleochemistry (INC) of cultured rat hippocampal neurons, HEK293T and GT1-7 cells, we have showed that NAGK immuno-reactive punctae being present in the nucleoplasm colocalized with small nuclear ribonucleoprotein-associated protein N (snRNPN) and p54NRB, which are speckle and paraspeckle markers, respectively. Furthermore, NAGK IR cluster was also found to be colocalized with GTF2H5 (general transcription factor IIH, polypeptide 5) immuno reactive punctae. In addition, relative localization to the ring of nuclear lamin matrix and to GlcNAc, which is highly enriched in nuclear pore complexes, showed that NAGK surrounds the nucleus at the cytoplasmic face of the nuclear outer membrane. By in situ proximity ligation assay (PLA) we confirmed the colocalization of NAGK with snRNPN in the nucleus and in dendrites, while we also verified the interactions of NAGK with p54NRB, and with GTF2H5 in the nucleus. These associations between NAGK with speckle, paraspeckle and general transcription factor suggest its regulatory roles in gene expression.
섬유아세포 표면의 미세구조적 특성과 세포표면에 존재하는 당 단백질 말단 GlcNAc(N-acetylglucosamine)와 NeuNAc(N-acetylneuraminic acid)는 섬유세포의 이동과 세포의 인식에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 따라서 섬유세포의 미세구조적 특성을 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, 당 단백질 말단 GlcNAc와 NeuNAc의 분포를 확인하기 위하여 WGA 황금입자 복합체를 반응시켜 전자현미경으로 관찰하였다. 그 결과 배양섬유세포의 표면에 미세구조적 특성은 세포의 분화 정도와 세포의 부위에 따라 다양한 형태를 형성하며, 세포의 배양시간에 따라 정도의 차이는 있으나 일반적인 미세융모의 분포와 세포질 돌기의 분화는 세포의 주위 환경에 따라 다양한 형태로 분화하는 특성이 있는 것으로 확인되었다. 섬유세포의 세포표면에 분포하는 당 단백질 말단의 일종으로 섬유세포의 이동과 세포인식에 관여하는 lectin WGA 수용체 인 sialic acid (GlcNAc; N-acetylgalactosamine, NeuNAc; N-acetyl neuraminic acid)는 세포질의 조면소포체에서 생성되어 액포상태로 이동되어 섬유세포의 외로 분비되고 분비된 sialic acid는 세포의 표면과 돌기의 표면에 당 단백질 말단으로 분화하여 섬유세포의 이동과 세포인식 등의 섬유세포 기능에 관여하는 것으로 규명되었다.
Journal of mucopolysaccharidosis and rare diseases
/
제2권1호
/
pp.13-16
/
2016
Mucolipidosis (ML) II/III are autosomal recessive diseases caused by deficiency of post-translational modification of lysosomal enzymes. The mannose-6-phosphate (M6P) residue in lysosomal enzymes synthesized by N-acetylglucosamine 1-phosphotransferase (GlcNAc-phosphotransferase) serves as recognition marker for trafficking in lysosomes. GlcNAc-phosphotransferase is encoded by GNPTAB and GNPTG. Mutations in GNPTAB cause severe ML II alpha/beta and the attenuated ML III alpha/beta. Whereas mutations in GNPTG cause the ML III gamma, the attenuated type of ML III variant. For the diagnostic approaches, increased urinary oligosaccharides excretion could be a screening test in clinically suspicious patients. To confirm the diagnosis, instead of measuring the activity of GlcNAc phosphotransferase, measuring the enzymatic activities of different lysosomal hydrolases are useful for diagnosis. The activities of several lysosomal hydrolases are decreased in fibroblasts but increased in serum of the patients. In addition, the sequence analysis of causative gene is warranted. Therefore, the confirmatory diagnosis requires a combination of clinical evaluation, biochemical and molecular genetic testing. ML II/III show complex disease manifestations with lysosomal storage as the prime cellular defect that initiates consequential organic dysfunctions. As there are no specific therapy for ML to date, understanding the molecular pathogenesis can contribute to develop new therapeutic approaches ultimately.
UDP-N-Acetylglucosamine(GlcNAc):$\beta$1,4-D-mannoside$\beta$-l ,4N-acetylglucosaminyltransferase-III (GnT-III) and UDP-N-GlcNAc:$\alpha$-6-D-mannosid$\beta$-1,6N-acetylglucosaminyltransferase-V(GnT - V) activities were determined in human hepatoma cell lines and metastatic colon cancer cells, and their activities were compared with those of normal liver cells and fetal hepatocytes. GnT-III activities were higher than those of GnT-V in hepatic carcinoma cells. When the two enzyme activities were assayed in highly metastatic colon cancer cells, GnT - V activities were much higher than those of GnT-III. When GlcN, GlcN-biant-PA and UDP-GlcNAc were used as substrates, the enzymes displayed different kinetic properties between hepatic and colon cancer cells, depending on their metastatic potentials. Normal cells of two origins had characteristically very low levels of GnT-III and -V activities, whereas hepatoma and colon cancer cells contained high levels of activities. These data were supported by RT-PCR and Northern blot analyses, showing that the expression of GnT-III and -V mRNAs were increased in proportion to the enzymatic activities. The increased GnT-III, md -V activities were also correlated with increased glycosylation of the cellular glycoproteins in hepatoma and colon cancer cells, as examined by lectin blotting analysis by using wheat germ glutinin (WGA), erythroagglutinating phytohemagglutinin (E-PHA), leukoagglutinating phytohemagglutinin (L-PHA), and concanavalin A (Con A). Treatment with retinoic acid, a differentiation agent, resulted in decreases of both GnT-III and -V activities of HepG2 and HepG3 cells. In colon carcinoma cells, however, treatment with retinoic acid resulted in a reduction of GnT-V activity, but not with GnT-III activity. Although the mechanism underlying the induction of these mzymes is unclear, oligosaccharides in many glycoproteins have been observed of cancer cells.
Oligosaccharide modification by N-acetylglucosaminyltransferase-V (GnT-V), a glycosyltransferase encoded by the Mgat5 gene that catalyzes the formation of ${\beta}1$,6GlcNAc (N-acetylglucosamine) branches on N-glycans, is thought to be associated with cancer growth and metastasis. Overexpression of GnT-V in cancer cells enhances the signaling of growth factors such as epidermal growth factor by increasing galectin-3 binding to polylactosamine structures on receptor N-glycans. In contrast, GnT-V deficient mice are born healthy and lack ${\beta}1$,6GlcNAc branches on N-glycans, but develop immunological disorders due to T-cell dysfunction at 12-20 months of age. We have developed Mgat5 transgenic (Tg) mice (GnT-V Tg mice) using a ${\beta}$-actin promoter and found characteristic phenotypes in skin, liver, and T cells in the mice. Although the GnT-V Tg mice do not develop spontaneous cancers in any organs, there are differences in the response to external stimuli between wild-type and GnT-V Tg mice. These changes are similar to those seen in cancer progression but are unexpected in some aspects. In this review, we summarize what is known about GnT-V functions in skin and liver cells as a means to understand the physiological roles of GnT-V in mice.
Park, Jung-Eun;Kwon, Hye-Jin;Kang, Yup;Kim, Young-Soo
BMB Reports
/
제40권6호
/
pp.1058-1068
/
2007
The post-translational modifications of Ser and Thr residues by O-linked $\beta$-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc), i.e., O-GlcNAcylation, is considered a key means of regulating signaling, in a manner analogous to protein phosphorylation. Furthermore, it has been suggested that the increased flux of glucose through the hexosamine biosynthetic pathway (HBP) stimulates O-GlcNAcylation, and that this may be responsible for many of the manifestations of type 2 diabetes mellitus. To determine whether excessive O-GlcNAcylation of target proteins results in pancreatic $\beta$ cell dysfunction, we increased nucleocytoplasmic protein O-GlcNAcylation levels in $\beta$ cells by exposing them to streptozotocin and/or glucosamine. Streptozotocin and glucosamine co-treatment increased O-GlcNAcylated proteomic patterns as assessed by immunoblotting, and these increases in nuclear and cytoplasmic protein O-GlcNAcylations were accompanied by impaired insulin secretion and enhanced apoptosis in pancreatic $\beta$ cells. This observed $\beta$cell dysfunction prompted us to examine Akt and Bcl-2 family member proteins to determine which proteins are O-GlcNAcylated under conditions of high HBP throughput, and how these proteins are associated with $\beta$ cell apoptosis. Eventually, we identified ten new O-GlcNAcylated proteins that were expressed during $\beta$ cell apoptosis, and analyzed the functional implications of these proteins in relation to pancreatic $\beta$ cell dysfunction.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.