난배양 미생물로부터 천연물질을 찾기 위하여 토양으로부터 직접분리 된 DNA와 cosmid vector를 이용하여 metagenomic library를 제작하고 탐색 하였다. 대장균에서 발현되는 유전자은행 초기 탐색 결과 LB배지에서 잘 자라면서 브라운 색깔을 내는 여러 개의 clone을 선발 하였다. 선발된 여러 후보 clone중 pYS85C는 돌연변이를 유도하였으며 색깔을 생산하지않는 clone 들에 대하여 염기서열을 결정 하였다. 돌연변이clone들로부터 결정된 pYS85C 염기서열 결과 아미노산이 393개이며 44.5 kDa으로 색소형성에 관여하는 4-hydroxyphenylpyruvic acid dioxygenase(HPPD) 유전자로 판명 되었다. 또한, BLAST비교 분석에서 이효소는 기존에 밝혀진 HPPD효소와 60% 정도의 identity를 보였고 C-말단에서는 많은 conserved domain이 있었다. 이러한 결과로 볼 때 천연물질을 합성 할 수 있는 유전자는 토양DNA로부터 직접 분리되어 발현될 수 있으며 이러한 기술은 새로운 물질을 찾는데 중요한 tool이 될 수 있다.
상업적으로 중요한 macrolide계 항진균 학생물질인 natamycin을 생산하는 Streptomyces natalensis ATCC27448의 환자 유전학적인 연구를 위해 대장균으로부터 S. natalensis로 plasmid DNA를 직접 도입하는 형질전환법을 확립하였다. 이러한 S. natalensis의 형질전환은 oriT와 attP 단편을 가지고 있는, ${\Phi}C31$ 유래의 integration 벡터인 pSET152를 이용하여 Escherichia coli ET12567/pUZ28002을 DNA 공여체(donor)로 이용한 접합전달법(conjugal transfer)을 사용하여 확립하였다. 접합전달의 가장 높은 효율은 10 mM의 $MgCl_2$를 포함한 MS 배지에서, $6.25\times10^8$의 E. coli 공여체와 열처리를 하지 않은 S. natalensis의 포자를 사용하여 얻어졌다. 또 얻어진 접합전달체 (exconjugant)에 대하여 southern blot hybridization과 벡터가 삽입된 염색체부분의 염기서열분석을 통해 attB site와 pseudo-attB site를 확인하다. attB site의 경우에는 다른 방선균들처럼 S. natalensis 염색체의 pirin 상동체를 코드하는 ORF내에 존재하였으나 pseudo-attB site는 염색체내 다른 site (GenBank accession no. $YP\_117731$)에 존재하였고 그 염기서열은 attB 염기서열과 차이를 나타내었다.
호열균 B. stearothermophilus의 세포내 PPIase를 정제하여 Edman 법으로 N-말단 아미노산 배열을 결정하여 이를 바탕으로 합성한 올리고누클레오티드의 프리머를 이용하여, 서턴 분석하여 PPIase 유전자 약 3.0kb를 클로닝하였다.(pPI-40) PPI-40으로부터 PPIase N-말단 배열을 코드 하는 영역으로부터 합성한 프리머(A-1, B-2)를 이용하여, PCR법으로 PPIase N-말단을 코드 하는 유전자를 증폭하여, 염기배열을 경정한 후, 그 정보에 따라 유전 해석한 결과 PCR로 증폭된 단편(pSN-18)은 165염기로부터 형성된 55 아미노산잔기를 코드 하는 open reading frame (ORF)이 계속되고 있었고, Edman법으로 결정한 PPIase N-말단 아미노산 39 아미노산잔기가 완전히 일치하였다. 그리고, 이 ORF를 중심으로, 지금까지 클론화된 대장균의 PPIasea (cytoplasm)와 PPIase b(periplasm)의 아미노산 일차구조 해석으로부터 각각 58%(cytoplasm), 16%(periplasm)의 상동성을 나타냈다. PPIase 구조 유전자를 갖는 재조합플라스미드 pPI-40을 JM109로 형질전환하여 Lac 프로모터로 PPIase 단백질을 발현시켰다. 효소 분자량을 SDSPAGE로 확인한 결과 약 18kDa으로 호열균 B. stearothermophilus로부터 정제한 단백질 분자량과 동일하다. 면역억제(CsA, FK506)와의 화학적인 반응은 대장균의 PPIase와 동일하게, 면역억제와는 비감수성으로 나타났다.
식물 내생균 Bacillus sp. CY22는 식물병원균 Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum 및 Phythium ultimum에 대해 강한 항균력을 나타내었다. 일반적으로 많은 Bacillus속 균주들은 iturin, fengycin, mycosubtulin과 같은 항균 물질을 분비한다. 본 연구에서는 식물내생균 Bacillus sp. CY22의 배양액으로부터 항균물질을 분리, 정제하였으며 MALDI-TOF mass로 분자량을 확인하였다. MALDI-TOF mass spectrum분석 결과 분리된 항균물질은 Bacillus 속 균주가 생성하는 항균물질로서 잘 알려져 있는 iturin의 분자량과 거의 일치하였으며, m/z 1043.4, 1057.4, 1071.4에서 molecular ion peak를 나타내었다. 이들은 각각 m/z 14차이를 가진 iturin의 isoform으로 추정되며 이 것은 iturin을 구성하고 있는 지방산의 탄소수 차이로 생각되며 m/z 1065.4, 1079.4 peak는 sodium adduct로서 추정된다. 또한 항균물질 iturin을 생성하는데 관여하는 transacylase 유전자를 크로닝하여 ita22 유전자로 명명하고, 그 특성으로 ita22 유전자는 400 개의 아미노산을 인지하는 1,200 bp의 open reading frame (ORF)을 가지며, 아미노산의 상동성을 조사한 결과 Bacillus subtilis 168의 FenF (BAB69697)와 가장 유사하였다.
지렁이 (Eisenia andrei)의 중장에서 내생의 endoglucanase 유전자의 전체 염기 서열을 동정하였다. ORF의 길이는 1,371 bp이며, 456개의 아미노산으로 번역된다. NCBI에 등록된 가재와 흰개미의 cellulase 및 endo-$\beta$-1, 4-glucanase와 50-51%의 유사성을 보이며, 활성 부위가 잘 보존되어 있었다. 계통수 분석에서는 다른 동물 분류군에서 밝혀진 GHF9 그룹의 cellulase와 근연관계가 없음이 확인되었다.
Hagfish which belongs to the chordate contact cyclostomata, is important phylogenetic relationship between vertebrate and invertebrate. Cathepsins of the cysteine protease family have traditionally been thought to play a major role in intracellular protein degradation and turnover in lysosomes. In this study, Catepsin L was cloned from Inshore hagfish (Eptatretus burgeri), the cDNA encoding ORF of the Eptatretus burgeri Cathepsin L (EbCtL) is 978 bp. The cDNA encoding proEbCtL was expressed in Escherichia coli strain BL21(DE3) using the pGEX-4T-1 expression vector system. The recombinant proEbCtL protein was overexpressed as a approximately 55 kDa fusion protein. The overproduced soluble GST-fusion protein was then applied to glutathione-Sepharose 4B column chromatography; the sample harboring the fusion protein evidenced a high degree of purity when analyzed via SDS-PAGE and Western blot analysis. Its activity was quantied by cleaving the synthetic peptide Z-FR-AMC, Z-LLE-AMC, and Suc-AAF-AMC, and the optimal pH for the protease activity was 8, 9.5, and 9, respectively.
Ferritin is an evolutionarily conserved protein that plays an important role in iron storage and detoxification. In this study, the gene encoding a ferritin H subunit homologue (RbFH) was cloned from rock bream (Oplegnathus fasciatus) and analyzed at the expression. The full-length ferritin H cDNA was 1162 bp long and contained an open reading frame (ORF) of 531 bp that encoded 177 amino acid residues with a predicted molecular mass of 20.8 kDa. The 5' UTR was 297 bp in length, and the 3' UTR 298 bp, and preceded by a 5'-untranslated region that contains a putative Iron Regulatory Element (IRE). The deduced amino acid sequence of RbFH shares extensive sequence identities with the H ferritins of a number of fish species and contains the ferroxidase center that is preserved in ferritin H subunits. Examination of tissue specific expression indicated that RbFH expression was most abundant in PBLs, RBC, liver and muscle.
As a part of the Chromosome-centric Human Proteome Project (C-HPP), we have developed a few algorithms for accurate identification of missing proteins, alternative splicing variants, single amino acid variants, and characterization of function unannotated proteins. We have found missing proteins, novel and known ASVs, and SAAVs using LC-MS/MS data from human brain and olfactory epithelial tissue, where we validated their existence using synthetic peptides. According to the neXtProt database, the number of missing proteins in chromosome 11 shows a decreasing pattern. The development of genomic and transcriptomic sequencing techniques make the number of protein variants in chromosome 11 tremendously increase. We developed a web solution named as SAAvpedia for identification and function annotation of SAAVs, and the SAAV information is automatically transformed into the neXtProt web page using REST API service. For the 73 uPE1 in chromosome 11, we have studied the function annotaion of CCDC90B (NX_Q9GZT6), SMAP (NX_O00193), and C11orf52 (NX_Q96A22).
참담치(Mytilus coruscus)의 혈구 유래의 항균 펩타이드를 역상 column들을 사용한 reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC)로 분리 및 정제하였다. 정제된 펩타이드는 matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrophotometer (MALDI-TOF/MS)를 통해 분자량이 4041.866 Da으로 밝혀졌으며 Edman degradation법을 통해 25개의 N-말단 서열을 확보하였다. 이는 참담치의 mytilin B precursor와 100%, mytilin 8 precursor, mytilin 4 precursor와 96% 일치하였다. 또한 103개의 아미노산 서열을 코딩하고 있는 312 bp의 open-reading frame (ORF)을 밝혔으며 이는 참담치의 mytilin B precursor와 100% 일치하였다. 밝혀진 분자량과 아미노산 서열을 바탕으로 C-말단 alanine 잔기의 유무에 따라 2개의 펩타이드를 합성하였으며 이는 mytilin B1과 B2라고 명명하였다. 이들은 그람 양성 균주 Bacillus cereus, Streptococcus parauberis [minimal effective concentrations, MECs $41.6-89.7{\mu}g/ml$], 그람 음성 균주 Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Providencia stuartii, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio ichthyoenteri [MECs $7.4-39.5{\mu}g/ml$] 그리고 진균류인 Candida albicans [MECs $26.0-31.8{\mu}g/ml$]에 항균활성을 나타냈다. 본 연구 결과, 참담치 혈구 유래 mytilin B1과 mytilin B2는 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 열과 염분에 대한 안정성이 높으며 용혈현상과 세포독성은 나타나지 않았다. 이러한 특성은 기능성 사료첨가제 및 항생제 대체제로써 충분히 안정적인 역할을 할 뿐만 아니라 추후 mytilin의 구조적 중요성과 참담치의 면역학적 측면에서 다양한 자료를 제시할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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