Sa, Hyun Deok;Park, Ji Yeong;Jeong, Seon-Ju;Lee, Kang Wook;Kim, Jeong Hwan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.25
no.5
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pp.696-703
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2015
A gamma-aminobutyric acid (GABA)-producing microorganism was isolated from jeot-gal (anchovy), a Korean fermented seafood. The isolate, A156, produced GABA profusely when incubated in MRS broth with monosodium glutamate (3% (w/v)) at 37℃ for 48 h. A156 was identified as Lactobacillus sakei by 16S rRNA gene sequencing. The GABA conversion yield was 86% as determined by GABase enzyme assay. The gadB gene encoding glutamate decarboxylase (GAD) was cloned by PCR. gadC encoding a glutamate/GABA antiporter was located immediately upstream of gadB. The operon structure of gadCB was confirmed by RT-PCR. gadB was overexpressed in Escherichia coli BL21(DE3) and recombinant GAD was purified. The purified GAD was 54.4 kDa in size by SDS-PAGE. Maximum GAD activity was observed at pH 5.0 and 55℃ and the activity was dependent on pyridoxal 5'-phosphate. The Km and Vmax of GAD were 0.045 mM and 0.011 mM/min, respectively, when glutamate was used as the substrate.
Biodegradative threonine dehydratase purified from Serratia marcescens ATCC 25419 was inactivated by the arginine specific modification reagent, phenylglyoxal (PGO) and the lysine modification reagent, pyridoxal 5'-phosphate (PLP). The inactivation by PGO was protected by L-threonine and L-serine. The second order rate constant for the inactivation of the enzyme by PGO was calculated to be 136 $M^{-1}min^{-1}$. The reaction order with respect to PGO was 0.83. The inactivation of the enzyme by PGO was reversed upon addition of excess hydroxylamine. The inactivation of the enzyme by PLP was protected by L-threonine, L-serine, and a-aminobutyrate. The second order rate constant for the inactivation of the enzyme by PLP was 157 $M^{-1}min^{-1}$ and the order of reaction with respect to PLP was 1.0. The inactivation of the enzyme by PLP was reversed upon addition of excess acetic anhydride. Other chemical modification reagents such as N-ethylmaleimide, 5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoate), iodoacetamide, sodium azide, phenylmethyl sulfonylfluoride and diethylpyrocarbonate had no effect on the enzyme activity. These results suggest that essential arginine and lysine residues may be located at or near the active site.
Kim, Do-Young;Rha, Eugene;Choi, Su-Lim;Song, Jae-Jun;Hong, Seung-Pyo;Sung, Moon-Hee;Lee, Seung-Goo
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.17
no.1
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pp.116-122
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2007
An efficient enzyme system for the synthesis of L-tyrosine was developed using a fed-batch reactor with continuous feeding of phenol, pyruvate, and ammonia. A thermo- and chemostable tyrosine phenol-lyase from Symbiobacterium toebii was employed as the biocatalyst in this work. The enzyme was produced using a constitutive expression system in Escherichia coli BL21, and prepared as a soluble extract by rapid clarification, involving treatment with 40% methanol in the presence of excess ammonium chloride. The stability of the enzyme was maintained for at least 18 h under the synthesis conditions, including 75 mM phenol at pH 8.5 and $40^{\circ}C$. The fed-batch system (working volume, 0.51) containing 1.0 kU of the enzyme preparation was continuously fed with two substrate preparations: one containing 2.2 M phenol and 2.4 M sodium pyruvate, and the other containing 0.4 mM pyridoxal-5-phosphate and 4M ammonium chloride (pH 8.5). The system produced 130g/I of L-tyrosine within 30h, mostly as precipitated particles, upon continuous feeding of the substrates for 22 h. The maximum conversion yield of L-tyrosine was 94% on the basis of the supplied phenol.
Chronophin is a phosphatase responsible for the dephosphorylation of cofilin, which regulates the rearrangement of actin cytoskeleton. It is also known as a phosphatase for pyrodoxal 5'-phosphate (PLP), an active form of vitamin $B_6$, and maintains the level of PLP in the cytoplasm. Since this phosphatase belongs to a HAD subfamily containing a cap domain, it is expected to undergo a conformational change for the binding of a substrate. However, the crystal structure of chronophin has a disulfide bridge between the cap and core domains preventing a movement of the cap domain against the core domain. It is possible that the disulfide bond between C91 and C221 was formed by an oxidation during the crystallization. Here, we obtained chronophin crystals under a reduced condition and determined the crystal structure. This reduced chronophin does not contain a disulfide bridge and shows a closed conformation like the oxidized form. It implies that an active chronophin binds its substrate under the closed conformation without the disulfide bond and shows a high substrate specificity in the cell.
Essential amino acids involved in the catalytic role of the extracellular cytosine deaminase from Chromobacterium violaceum YK 391 were determined by chemical modification studies. The enzyme activity required the reduced form of Fe (II) ion, since the enzyme was inhibited by ο-phenanthroline. The enzyme activity was completely inhibited by the chemical modifiers, such as p-chloromercuribenzoate (p-CMB), p-hydroxymercuribenzoate, and chloramine-T at 1 mM each. The enzyme activity was also markedly inhibited by pyridoxal-5'-phosphate, diethyl pyrocarbonate, and phenylmethylsulfonyl fluroride at 1 mM each. The inactivation of the enzyme activity with p-CMB was reversed by a high concentration of cytosine. Furthermore, the inactivation of the enzyme activity with p-CMB was also reactivated by 1 mM dithiothreitol, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM cysteine-HCI, 10% ethyl alcohol, and 10% methyl alcohol. These results suggested that cysteine and methionine residues might be located in or near the active site of the enzyme, while lysine, histidine, and serine residues might be indirectly involved in the enzyme activity.
This paper is to report our findings that vitamin B6 and folate nutritional state in the rural elderly population with alcohol dependency is poor. The present study was carried out to assess vitamin B6 and folate status in the 17 rural elderly subjects with alcohol dependency and 15 age-and sex-matched controls. Plasma and red cell folate concentrations were analyzed microbiologically, and pyridoxal-5-phosphate dependent erythrocyte alanine aspartate transminase(EAST) activity coefficients were determined using enzyme-coenzyme saturation kinetics. There was no difference in the amount of vitamin consumed between the two groups, and their intakes were 64% and 74.7%, respectively of the Korean dietary recommended allowances for vitamin B6 and folate. The mean percent activation for EAST of the total subjects was greater than 80%, suggesting an inadequate vitamin B6 status between the two groups. Folate concentrations in the red cell, but not in the plasma were significantly lower in the alcohol dependent(141.9ng/ml) subjects than that of the control(233.2ng/ml). Cigarette smokers had lower vitamin B6 and folate levels. Plasma and red cell folate levels were highest among the non-smoking, non-alcohol dependent subjects(11.7 and 257.3ng/ml, respectively) and lowest in the smoker-alcohol dependent group(6.7 and 132.9ng/ml). Finding ways to improve vitamin nutritional state such as vitamin supplementation might be necessary for the rural elderly people, especially for those with alcohol dependency.
It was attempted in this study to assess the vitamin $B_{1},\;B_{2}$, and $B_6$ status in tissue by determination of erythrocyte transketolase (TK), glutathione reductase (GR), and aspartate aminotransferase (AST) activities, and their activation by their respective coenzymes, thiamine pyrophosphate, flavin-adenine dinucleotide, and pyridoxal-5-phosphate. The activities of erythrocyte enzymes were stable for more than 30 days when erythrocyte had been stored at $-20^{\circ}C$ and affirmed that the enzyme activities were more stable in the case of deep frozen sotrage of erythrocytes rather than hemolysates. The assay procedures involving ultraviolet kinetic analysis with continuous monitoring for each of enzymes have good within-batch and between-batch precisions and will be avalable in the routine laboratories for the nutritional and clinical surveys. Activity coefficient of TK, GR, and AST was studied in healthy medical students (fifteen men and twelve women, between 21 and 30 years old) on an unrestricted diet. The mean activity coefficient of TK, GR, and AST were 1.18, 1.35, and 2.01 for men, and 1.14, 1.33, and 1.83 for women, respectively. And the upper limit of normal (mean+2SD) were 1.52, 1.69, and 2.61 for men, and 1.50, 1.61, and 2.37 for women, respectively.
Vitamin B-6 nutrition has been shown to be inadequate in many population groups including pregnant and lactating women, and in infants. Vitamin B-6 intake was measured in 98 pregnant mothers and a total of 172 cord blood samples of their and other new born infants were analyzed for erythrocyte alanine aminotransferase(EALAT) activities with or without the addition of pyridoxal-5-phosphate to assess vitamin B-6 status of the infants. The average daily vitamin B-6 intake of the pregnant mothers was 1.79mg$\pm$0.88(81.4% of the Recommended Dietary Allowances ; RDA) and vitamin B-6 to protein intake ration was 0.017mg vitamin B-6/g protein. Thirty-eight percent of the pregnant women consumed diets which provided less than the RDA for vitamin B-6 during pregnancy. Seventy-two percent of the dietary pyridoxine intake was provided by the plant food source whose bioavailability was reported to be lower when compared to that of the animal food. The average activity coefficient(AC) values of the cord blood EALAT was 1.41$\pm$0.11, and 32% of the blood samples had EALATAC values greater than 1.25, suggesting that vitamin B-6 status of the newborns might be less than adequate.
Early-onset epileptic encephalopathies are one of the most severe early onset epilepsies that can lead to progressive psychomotor impairment. These syndromes result from identifiable primary causes, such as structural, neurodegenerative, metabolic, or genetic defects, and an increasing number of novel genetic causes continue to be uncovered. A typical diagnostic approach includes documentation of anamnesis, determination of seizure semiology, electroencephalography, and neuroimaging. If primary biochemical investigations exclude precipitating conditions, a trial with the administration of a vitaminic compound (pyridoxine, pyridoxal-5-phosphate, or folinic acid) can then be initiated regardless of presumptive seizure causes. Patients with unclear etiologies should be considered for a further workup, which should include an evaluation for inherited metabolic defects and genetic analyses. Targeted next-generation sequencing panels showed a high diagnostic yield in patients with epileptic encephalopathy. Mutations associated with the emergence of epileptic encephalopathies can be identified in a targeted fashion by sequencing the most likely candidate genes. Next-generation sequencing technologies offer hope to a large number of patients with cryptogenic encephalopathies and will eventually lead to new therapeutic strategies and more favorable long-term outcomes.
The purpose of this study was to establish the selection of indicators for estimating and factors affecting the requirement of vitamin B6. There has been a need to establish the human requirements of vitamin $B_6$ since vitamin $B_6$ is thought to be involved in more than one hundred biochemical reactions as a coenzyme in the metabolism of amino acids, glucose, and lipid, and the synthesis of neurotransmitters. For the review of the literature, this study included from early findings of the sixties to studies of 2009. This study suggests that plasma pyridoxal 5' phosphate (PLP) is the best single indicator of vitamin $B_6$ status for the healthy but not for the non-healthy. Erythrocyte aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase activation by PLP as an indirect measure and urinary 4-pyridoxic acid excretion as a direct measure are useful as supporting indicators. Bioavailability, nutrient interaction, physiological need, and chronic diseases may increase the requirement for vitamin $B_6$. However, these effects can not be quantified due to insufficient evidences.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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