A denitrifying polyphosphate-accumulating bacterium (YKP-9) was isolated from activated sludge of a 5-stage biological nutrient removal process with step feed system. This organism was a Gram-negative, coccus-shaped, facultative aerobic chemoorganotroph. It had a respiratory type of metabolism with oxygen, nitrate, and nitrite as terminal electron acceptors. The 16S rRNA gene sequence of strain YKP-9 was most similar to the 16S rRNA gene sequence of Paracoccus sp. OL18 (AY312056) (similarity level, 97%). Denitrifying polyphosphate accumulation by strain YKP-9 was examined under anaerobic-anoxic and anaerobic-oxic batch conditions. It was able to use external carbon sources for polyhydroxyalkanoates(PHA) synthesis and to release phosphate under anaerobic condition. It accumulated polyphosphate and grew a little on energy provided by external carbon sources under anoxic condition, but did neither accumulate polyphosphate nor grow in the absence of external carbon sources under anoxic condition. Cells with intracellular PHA cannot accumulate polyphosphate in the absence of external carbon sources under anoxic condition. Under oxic condition, it grew but could not accumulate polyphosphate with external carbon sources. Based on the results from this study, strain YKP-9 is a new-type denitrifying polyphosphate-accumulating bacterium that accumulates polyphosphate only under anoxic condition, with nitrate and nitrite as the electron acceptors in the presence of external carbon sources.
Han-bin Ryu;Mi-Jin Kang;Kyung-Min Choi;Il-Kyu Yang;Seong-Joo Hong;Choul-Gyun Lee
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.34
no.2
/
pp.407-414
/
2024
Phosphorus is an essential but non-renewable nutrient resource critical for agriculture. Luxury phosphorus uptake allows microalgae to synthesize polyphosphate and accumulate phosphorus, but, depending on the strain of algae, polyphosphate may be degraded within 4 hours of accumulation. We studied the recovery of phosphorus from wastewater through luxury uptake by an engineered strain of Synechocystis sp. with inhibited polyphosphate degradation and the effect of this engineered Synechocystis biomass on lettuce growth. First, a strain (∆phoU) lacking the phoU gene, which encodes a negative regulator of environmental phosphate concentrations, was generated to inhibit polyphosphate degradation in cells. Polyphosphate concentrations in the phoU knock-out strain were maintained for 24 h and then decreased slowly. In contrast, polyphosphate concentrations in the wild-type strain increased up to 4 h and then decreased rapidly. In addition, polyphosphate concentration in the phoU knockout strain cultured in semi-permeable membrane bioreactors with artificial wastewater medium was 2.5 times higher than that in the wild type and decreased to only 16% after 48 h. The biomass of lettuce treated with the phoU knockout strain (0.157 mg P/m2) was 38% higher than that of the lettuce treated with the control group. These results indicate that treating lettuce with this microalgal biomass can be beneficial to crop growth. These results suggest that the use of polyphosphate-accumulating microalgae as biofertilizers may alleviate the effects of a diminishing phosphorous supply. These findings can be used as a basis for additional genetic engineering to increase intracellular polyphosphate levels.
Yang Lark Choi;Seung Jin Lee;Ok Ryul Song;Soo Yeol Chung;Young Choon Lee
Journal of Life Science
/
v.10
no.4
/
pp.397-402
/
2000
Polyphosphate kinase catalyzes the formation of polyphosphate from ATP. To understand the mechanism of phosphate accumulation, the Serratia marcescens gene encoding ppk was cloned from the genomic library by the method of Southern hybridization. The hybridization positive DNA fragment region from pDH3 was subcloned into the expression vector. The ppk gene product, a polypeptide of 75 kDa, was confirmed by SDS-PAGE. Expression of the Serratia marcescens ppk is regulated by the catabolite repression system. The enzyme activity polyphosphate kinase was increased in the E. coli strain harboring plasmid pMH4 with ppk gene.
The present study was designed to investigate cellular regulation of phosphate metabolism between catabolically repressed and derepressed states in yeast (Saccharomyces uvarum). The activities of various phospatases and the contents of phosphate compounds were detected according to the culture phase and various phosphate concentrations. As the results, Saccharomyces uvarum derepressed many phosphate metabolizing enzymes such as alkaline phosphatase, acid phosphatase and ATPase more than ten fold simultaneously during catabolic repression (phospgate and sugar starvation). At the same state, the amounts of orthophosphate, nucleotidic labile phosphate and acid soluble polypgosphate were increased, compared to basal levels of normally cultivated cells. $Mg^{++}-stimulated$ type among all phospatases was appeared to have most of the enzyme activity. It could be postulated that $K^+ -stimulated$ alkaline phosphatase was directly or indirectly correlated with the synthesis of acid insoluble polyphosphate $Mg^{++}-stimulated$ phosphatase with the degradation of polyphosphates. In case of cultivation in the medium supplemented with sugar and phosphate (catabolic derepression), phospgatase activities except for alkaline phosphatase were decreased rapidly through the progressive batch culture, After 12 hrs culture, at early exponential phase, the cellular accumulation of acid insoluble polyphosphate increased about 5 fold, compared to those of the starved cells. Under catabolic repression, it could be postulated that intracellular phosphate metabolism was regulated by derepressions of phosphatases. The function of polyphosphate system was shown to compensate the ATP/ADP system as phosphate donor and energy source especially during catabolic repression.
Microbial communities were analyzed in an anaerobic/aerobic sequencing batch reactor (SBR) fed with glucose as a sole carbon source. Scanning electron microscopy (SEM) showed that tetrad or cuboidal packet bacteria dominated the microbial sludge. Quinone, slot hybridization, and 165 rRNA gene sequencing analyses showed that the Proteobacteria beta subclass and the Actinobacteria group were the main microbial species in the SBR sludge. However, according to transmission electron microscopy (TEM), the packet bacteria did not contain polyphosphate granules or glycogen inclusions, but only separate coccus-shaped bacteria contained these, suggesting that coccus-shaped bacteria accumulated polyphosphate directly and the packet bacteria played other role in the enhanced biological phosphorus removal (EBPR). Based on previous reports, the Actinobacteria group and the Proteobacteria beta subclass were very likely responsible for acid formation and polyphosphate accumulation, respectively, and their cooperation achieved the EBPR in the SBR operation which was supplied with glucose.
The present study was designed to investigate biosynthetic patterns of polysaccharides under catabolic repression and derepression in Saccharomyces uvarum. Correlation coefficients between polysaccharide synthesis and polyphosphate accumulation were examined, according to the culture phase and under various phosphate concentrations (free, limited, sufficient). During catabolic derepression, biosynthesis of glycogen was enhanced. rapidly and highly in the cells grown on minimal medium, compared with those grown on the complete medium. Acid soluble glycogen type was the main component of total glycogen and alkali soluble glycogen was synthesized in small amount, after 24 hr culture, at the time of almost exhaustion of sugar in the medium. Total glycogen was accumulated highly in proportion to the amount of phosphate added to the medium. It could be postulated that type 'C' isoenzyme among ALPase was directly or indirectly correlated with the glucan synthesis. Mannan synthesis indicated maximal amount at the early exponential phase and stationary phase, and also acid soluble sugars at the stationary phase. Correlation coefficient between the mannan synthesis and poly-p-'C' accumulation, and also between mannan synthesis and phospholipid content indicated 0.866 and 0.726, respectively.
To investigate cellular regulation of phosphate metabolism between catabolically repressed and derepressed states in Saccharomyces uvarum, the activities of polyphosphatases, the analysis of polyphosphate and cytochemical observation of volutin granules were examined according to the culture phase and under various phosphate concentrations. As the results, tripolyphosphatase activity was increased more than six-fold during catabolic repression as compared with those of catabolic derepression and the polyphosphatase activity increased at the time of maximal accumulation of acid insoluble polyphosphate 'B'. Of the low molecular weight polyphosphates, tripolyphosphate was mainly detected by thin layer chromatography. When the synthesis of volutin granules in derepressed cells was observed cytochemically, acid insoluble polyphosphate localizing at the cell wall was primarily synthesized and then transferred into the cytoplasm, nucleus and/or vacuole.
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.
To remove phosphate accumulated in the soil and water, Acinetobacter lwoffi PO8 possessing a high ability to accumulate phosphate was isolated from a active sludge. Bacterium was cultured in the liquid medium containing $150\;{\mu}g/mL$ of phosphate at $30^{\circ}C$ in different culture conditions to examine intracellular phosphate uptake. The initial pH in the range of $7.5{\sim}8.5$ was effective on the growth and phosphate uptake of the strain. Glycerol and arabinose used as a carbon sources showed 93 and 91% the phsphate uptake, respectively. Among the nitrogen sources, ammonium salt such as $NH_4NO_3$ and $(NH_4)_2SO_4$ was effectively utilized on the phosphate uptake compared with amino compounds. The rate of phosphate uptake of $NH_4NO_3$, and $(NH_4)_2SO_4$, was 95 and 96%, respectively The growth and Phosphate uptake ability in the strain were significantly promoted when metal ions were added in the medium; $Co^{2+}$, however, was not utilized by the strain. The capacity of phosphate uptake was enhanced to $10{\sim}20%$ when arginine, methionine, or lysine was added. Using $^{32}P$ to examine the uptake Pattern of intracellular phosphate, experiment result showed that polyphosphate was largely found in the fraction of intracellular inorganic phosphate of Acinetobacter lwoffi PO8.
In this study, the stabilizer, PH and lysis method for optimum condition of S. uvarum protoplast formation were investigated, and also enzyme activity and poly-P formation of intact cell and protoplast mere compared. Upon protoplast formation, incubation time of 5 hours in snail gut enzyme and 3 hours in drisielase were reignited. 0.8 Mole mannitol and 6 mole KCl were apt to protoplast formation. Protoplast was contained less 22-27 percentage in ALPase, 4-15 percentage in ACPase than intact cell. Accumulation of inorganic polyphosphate did not increase significently in protoplast compared with intact cell.
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.