• 미생물학회지
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• 제23권1호
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• pp.9-12
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• 1985

증폭된 재조합 trp operon의 발현을 위한 숙주박테리아 개발의 일환으로 숙수 E. coli에 $aroP^{-}$ 변이를 도입하였다. $aroP^{-}$ 변이의 유도에는 trans po son Tn10을 사용하였으며 P1Kc파아지를 이용하여 숙주박테리아에 형질도입하였다. General aromatic amino acid transport system이 결여된 $aroP^{-}$ 변이주는 $\beta$-thienylalanine ($(2{\times}10^{-4}M)$). p-fluor-phenylalanine ($(2{\times}10^{-4}M)$) 그리고 5-methyltryptophan에 저항성을 가졌다. $aroP^{-}$ 변이주는 $aroP^{-}$ 야생주에 비해서 〔$[^3H]$-tryptophan uptake가 상당히 감소하였다. 또한 NaN, ($(2{\times}10^{-4}M)$)를 처리하였을 때의 ($[^3H]$)-tryptophan uptake 비율은 aroP 변이주가 $aroP^{-}$야생주보다 덜 감소하였다. E. coli $trpR^{-ts}/ColE_1 -trp^+$ 균주에 aroP 형질을 도입하였을 때 트립토판 방출이 $aroP^{-}$ 야생주에 비해서 4 배나 증가하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제10권6호
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• pp.789-796
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• 2000

In order to analyze the effects of tktA, $aroF^{FBR}$, and aroL expression in a tryptophan-producing Escherichia coli, a series of plasmids carrying the genes were constructed. Introduction of tktA, $aroF^{FBR}$, and aroL into the E. coli strain resulted in approximately 10-20 fold increase in the activities of transketolase, the feedback inhibition-resistant 3-deoxy-D-arabinoheptulsonate-7-phosphate synthase, and shikimate kinase. Expression of $aroF^{FBR}$ in the aroB mutant strain of E. coli resulted in the accumulation of 10 mM of 3-deoxy-D-arabinoheptulsonate-7-phosphate (DAHP) in the medium. Simultaneous expression of tktA and $aroF^{FBR}$ in the strain further increased the amount of excreted DAHP to 20 mM. In contrast, the mutant strain which has no gene introduced accumulated 0.5 mM of DAHP. However, the expression of tktA and $aroF^{FBR}$ in a tryptophan-producing E. coli strain did not lead to the increased production of tryptophan, but instead, a significant amount of shikimate, which is an intermediate in the tryptophan biosynthetic pathway, was excreted to the growth medium. Despite the fact that additional expression of shikimate kinase in the strain could possibly remove 90% of excreted shikimate to 0.1 mM, the amount of tryptophan produced was still unchanged. Removing shikimate using a cloned aroL gene caused the excretion of glutamate, which suggests disturbed central carbon metabolism. However, when cultivated in a complex medium, the strain expressing tktA, $aroF^{FBR}$, and aroL produced more tryptophan than the parental strain. These data indicate that additional rate-limiting steps are present in the tryptophan biosynthetic pathway, and the carbon flow to the terminal pathway is strictly regulated. Expressing tktA in E. coli cells appeared to impose a great metabolic burden to the cells as evidenced by retarded cell growth in the defined medium. Recombinant E. coli strains harboring plasmids which carry the tktA gene showed a tendency to segregate their plasmids almost completely within 24h.

• 미생물학회지
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• 제36권3호
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• pp.187-191
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• 2000

장티푸스는 Salmonella typhi 에 의해 유발되는 장감염성 질환으로 사람과 동물에 공통되는 질병이다. 본 연구에서는 기 보고된Salmonella typhi KNH100의 염색체 DNA로부 터 방향족 아미노산의 생합성에 관여하는 효소인 3-dehydroquinate hydratase(3- dehydroquinate)를 암호화하는 aroD 유전자를 포함하는 약 3.2 kb의 Sal I 절편을 pSAL62 이라 명명하였다. 클로닝된 재조합 plasmid인 pSAL61에는 ATG 개시코돈과 TGA 종결코돈 을 포함하는 759 염기로 구성된 aroD 유전자가 위치하고 있었다. 또한 S. typhi Ty2, Shigella dysenteriae, 그리고 Escherichia coli 등 다른 장내 세균의 aroD 유전자와 상동성을 비교하여 본 결과 각각 90%, 72.7% 그리고 73%의 상동성을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권10호
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• pp.1370-1375
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• 2023

In this study, we aimed to enhance the accumulation of chorismate (CHR) and anthranilate (ANT), key intermediates in the shikimate pathway, by modifying a shikimate over-producing recombinant strain of Corynebacterium glutamicum [19]. To achieve this, we utilized a CRISPR-driven genome engineering approach to compensate for the deletion of shikimate kinase (AroK) as well as ANT synthases (TrpEG) and ANT phosphoribosyltransferase (TrpD). In addition, we inhibited the CHR metabolic pathway to induce CHR accumulation. Further, to optimize the shikimate pathway, we overexpressed feedback inhibition-resistant Escherichia coli AroG and AroH genes, as well as C. glutamicum AroF and AroB genes. We also overexpressed QsuC and substituted shikimate dehydrogenase (AroE). In parallel, we optimized the carbon metabolism pathway by deleting the gntR family transcriptional regulator (IolR) and overexpressing polyphosphate/ATP-dependent glucokinase (PpgK) and glucose kinase (Glk). Moreover, acetate kinase (Ack) and phosphotransacetylase (Pta) were eliminated. Through our CRISPR-driven genome re-design approach, we successfully generated C. glutamicum cell factories capable of producing up to 0.48 g/l and 0.9 g/l of CHR and ANT in 1.3 ml miniature culture systems, respectively. These findings highlight the efficacy of our rational cell factory design strategy in C. glutamicum, which provides a robust platform technology for developing high-producing strains that synthesize valuable aromatic compounds, particularly those derived from the shikimate pathway metabolites.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권5호
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• pp.812-821
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• 2007

The ecosystems of certain abandoned mines contain arsenic-resistant bacteria capable of performing detoxification when an ars gene is present in the bacterial genome. The ars gene has already been isolated from Pseudomonas putida and identified as a member of the membrane transport regulatory deoxyribonucleic acid family. The arsenite-oxidizing bacterial strains isolated in the present study were found to grow in the presence of 66.7 mM sodium arsenate($V;\;Na_2HAsO_4{\cdot}7H_2O$), yet experienced inhibited growth when the sodium arsenite($III;\;NaAsO_2$) concentration was higher than 26 mM. Batch experiment results showed that Pseudomonas putida strain OS-5 completely oxidized 1 mM of As(III) to As(V) within 35 h. An arsB gene encoding a membrane transport regulatory protein was observed in arsenite-oxidizing Pseudomonas putida strain OS-5, whereas arsB, arsH, and arrA were detected in strain OS-19, arsD and arsB were isolated from strain RW-18, and arsR, arsD, and arsB were found in E. coli strain OS-80. The leader gene of arsR, -arsD, was observed in a weak acid position. Thus, for bacteria exposed to weak acidity, the ars system may cause changes to the ecosystems of As-contaminated mines. Accordingly, the present results suggest that arsR, arsD, arsAB, arsA, arsB, arsC, arsH, arrA, arrB, aoxA, aoxB, aoxC, aoxD, aroA, and aroB may be useful for arsenite-oxidizing bacteria in abandoned arsenic-contaminated mines.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권6호
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• pp.923-932
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• 2019

Current strategies of strain improvement processes are mainly focused on enhancing the synthetic pathways of the products. However, excessive metabolic flux often creates metabolic imbalances, which lead to growth retardation and ultimately limit the yield of the product. To solve this problem, we applied a dynamic regulation strategy to produce $\text\tiny{L}$-phenylalanine ($\text\tiny{L}$-Phe) in Escherichia coli. First, we constructed a series of Phe-induced promoters that exhibited different strengths through modification of the promoter region of tyrP. Then, two engineered promoters were separately introduced into a Phe-producing strain xllp1 to dynamically control the expression level of one pathway enzyme AroK. Batch fermentation results of the strain xllp3 showed that the titer of Phe reached 61.3 g/l at 48 h, representing a titer of 1.36-fold of the strain xllp1 (45.0 g/l). Moreover, the $\text\tiny{L}$-Phe yields on glucose of xllp3 (0.22 g/g) were also greatly improved, with an increase of 1.22-fold in comparison with the xllp1 (0.18 g/g). In summary, we successfully improved the titer of Phe by using dynamic regulation of one key enzyme and this strategy can be applied for improving the performance of strains producing other aromatic amino acids and derived compounds.

• 한국가금학회지
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• 제45권3호
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• pp.229-236
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• 2018

본 연구는 연산오계(천연기념물 제265호)와 이를 기원으로 하는 5개 지역별 오계 집단의 유전적 특성 및 차별성을 분석하기 위해 25개의 초위성체(MS) 마커를 이용하여 총 9개 집단 243수를 대상으로 유전자형을 분석하였다. 마커별 다형성 분석 결과, 총 153개의 대립유전자가 확인되었으며, $H_{\exp}$와 PIC의 경우 MCW0145에서 각각 0.640, 0.570으로 가장 높았고, $H_{obs}$는 MCW0252에서 0.607로 가장 높은 값을 나타내었다. 반면, LEI0166에서 $H_{\exp}$, $H_{obs}$, PIC가 각각 0.248, 0.204, 0.202로 가장 낮았다. 집단간 유전거리 분석 결과로는 9개 집단중 YSO 집단과 SUO 집단이 가장 가까운(0.073) 반면, LG 집단과 CBO 집단 사이에서 가장 먼(0.937) 것으로 확인되었다. 집단의 실제 구조를 확인하기 위한 집단별 균일도를 분석한 결과, 공시된 9개의 집단은 3개의 집단으로 구분했을 때 최적의 K값(7.96)을 얻을 수 있었으며, 5개의 오계 집단(YSO, ARO, CBO, CNO, SUO) 및 LG 집단과 CN RIR 집단은 각각 1, 2, 3번 군집에 분포하고 있는 것으로 나타났다. 한편, GBO 집단의 경우 1번과 3번 클러스터에 걸쳐서 분포하고 있는 것으로 보아 사육과정에서 타집단과의 교잡이 일어났을 것으로 추정된다. 이러한 결과를 통해 추후 오계 유전자원에 대한 국가 수준의 유전적 특성평가 및 관리의 기초 자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권5B호
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• pp.489-497
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• 2009

최근 3GPP LTE 및 IEEE 802.16m 등 IMT-Advanced 시스템을 목표로 한 이동통신 표준화에서는 통신망을 이용하여 방송 및 멀티캐스트 (multicast) 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히 멀티캐스트 전송에 대해서는 H-ARQ, 적응변조 등을 통해 그룹 내의 사용자 개개인의 요구 성능(QoS)을 보장해주는 기술이 적극 고려되고 있으나, 피드백 부담을 낮출 수 있는 기술 개발이 필수적으로 필요하다. 본 논문에서는 기존에 제안되었던 멀티캐스트 ACK/NACK 전송을 위한 OOK (On-Off Keying) 기반의 공용피드백 채널에 대한 이론적, 실험적 성능을 분석하고, 이를 바탕으로 원하는 성능을 얻기 위해 필요한 피드백 자원 오버헤드를 최소화 할 수 있는 효율적 공용 피드백 채널의 설계 파라미터 최적화 방법을 제시한다. 이를 통하여 제안하는 파라미터 최적화 방식에 따라 공용 피드백 채널을 설계하는 경우, 기존 3GPP LTE 등에서 사용된 사용자별 피드백 방식에 비하여, 적은 자원 량을 가지고도 높은 신뢰도로 H-ARQ 전송을 위한 ACK/NACK 정보 전송이 가능함을 단위 자원 당 전송 효율을 비교하여 보였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권4호
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• pp.506-514
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• 2020

4-Hydroxybenzyl alcohol (4-HB alcohol)은 두통, 경련 행동, 현기증과 같은 신경계 질환에 유익한 효과를 나타내며 천마의 주요 생리활성 성분 중의 하나이다. 대사공학을 통해 4-hydroxybenzoate (4-HBA)를 생산하는 균주로부터 4-HB alcohol을 생산하는 재조합 Corynebacterium glutamicum을 개발하였다. 먼저 4-HBA를 생산하는 APS809로부터 염색체 내 NCgl2922 유전자에 Methanocaldococcus jannaschii 유래의 aroK 유전자를 삽입한 APS963을 개발하였다. 4-HBA의 카로복실 산을 4-hydroxybenzaldehyde (4-HB aldehyde)로의 환원을 촉매하는 Nocardia iowensis 유래의 car 유전자를 염색체에서 발현하는 균주를 개발하기 위해 NCgl1112 유전자 일부 단편에 car 유전자가 삽입된 GAS177를 개발하였다. 더 높은 농도의 4-HB alcohol을 생산하기 위해 4-HB alcohol을 aldehyde로 산화를 촉매하는데 관여하는 creG 유전자를 염색체상에서 제거된 GAS255를 개발하였다. 최종적으로 chorismate를 4-HBA로 전환하는 효소의 유전자 ubiCpr을 pcaHG에 삽입된 GAS355를 개발하였으며, 80 g/l 포도당을 함유한 삼각플라스크에서 발효하여 생산성을 평가한 결과, 2.3 g/l 4-HB alcohol이 생산되었으며 부산물로 0.32 g/l 4-HBA, 0.3 g/l 4-HB aldehyde가 축적되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권10호
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• pp.1574-1582
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• 2020

Flavonoids have diverse biological functions in human health. All flavonoids contain a common 2-phenyl chromone structure (C6-C3-C6) as a scaffold. Hence, in using such a scaffold, plenty of high-value-added flavonoids can be synthesized by chemical or biological catalyzation approaches. (2S)-Naringenin is one of the most commonly used flavonoid scaffolds. However, biosynthesizing (2S)-naringenin has been restricted not only by low production but also by the expensive precursors and inducers that are used. Herein, we established an induction-free system to de novo biosynthesize (2S)-naringenin in Escherichia coli. The tyrosine synthesis pathway was enhanced by overexpressing feedback inhibition-resistant genes (aroG^fbr and tyrA^fbr) and knocking out a repressor gene (tyrR). After optimizing the fermentation medium and conditions, we found that glycerol, glucose, fatty acids, potassium acetate, temperature, and initial pH are important for producing (2S)-naringenin. Using the optimum fermentation medium and conditions, our best strain, Nar-17LM1, could produce 588 mg/l (2S)-naringenin from glucose in a 5-L bioreactor, the highest titer reported to date in E. coli.