• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제20권11호
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• pp.1335-1339
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• 1999

The function of 5S rRNA, a constituent of a large subunit of ribosome, is not clearly known yet. To identify RNA motifs interacting with 5S rRNA, and thereby to get an insight into the function of 5S rRNA in the ribosome, a SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) experiment was performed. RNA molecules binding to Escherichia coli 5S rRNA were selected from a 48-mer random sequence library through 12 rounds of selection, cloned, and sequenced. Two groups of the selected RNA molecules had the consensus sequences GCGG and GUGAAA, respectively, which are present in the segment, G688 through A696, of E. coli 16S rRNA. The gel mobility shift assay showed that 5S rRNA interacted with the 16S rRNA fragment containing the GCGG and GUGAAA sequences. The enzymatic protection experiment shows that the A29CCUGA34 and G51AAGUG56 sequences of 5S rRNA and the C680AGG683 and G688CGG691 sequences of the 16S rRNA fragment are involved in the interaction between the two RNA molecules. On the basis of this observation, we suggest that 5S rRNA and 16S rRNA play a role for the association of two ribosomal subunits.

• BMB Reports
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• 제52권8호
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• pp.502-507
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• 2019

Translation is a costly, but inevitable, cell maintenance process. To reduce unnecessary ATP consumption in cells, a fine-tuning mechanism is needed for both ribosome biogenesis and translation. Previous studies have suggested that the ribosome functions as a hub for many cellular signals such as ribotoxic stress response, mammalian target of rapamycin (mTOR), and ribosomal S6 kinase (RSK) signaling. Therefore, we investigated the relationship between ribosomes and mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation under ribotoxic stress conditions and found that the activation of c-Jun N-terminal kinases (JNKs) was suppressed by ribosomal protein knockdown but that of p38 was not. In addition, we found that JNK activation is driven by the association of inactive JNK in the 80S monosomes rather than the polysomes. Overall, these data suggest that the activation of JNKs by ribotoxic stress is attributable to 80S monosomes. These 80S monosomes are active ribosomes that are ready to initiate protein translation, rather than polysomes that are already acting ribosomes involved in translation elongation.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권1호
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• pp.93-96
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• 2011

대장균의 16S rRNA 염기 중 진화적으로 매우 보존되어 있는 B2c 인터브리지의 구성요소 중 하나인 C770염기에 치환을 일으키면 단백질 합성이 저하되는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 770 위치에 C에서 G로 염기치환(C770G)된 16S rRNA의 기능을 회복시키는 이차복귀돌연변이(secondsite revertant)를 얻기 위해 16S rRNA를 암호화하는 DNA 부분에 무작위로 염기치환을 유발시켜, 재조합 리보솜이 번역하는 CAT mRNA로부터의 단백질 합성능력이 향상된 클론을 선별하였다. 이 실험으로 C770G 염기치환을 가진 변이체 리보솜의 단백질 합성능력을 일부 회복시키는 하나의 이차복귀돌연변이체를 획득하였으며, DNA 염기분석을 통하여 C569G와 U904C 염기치환을 가진 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 이용하여 770 염기가 단백질 합성 과정에서 16S rRNA의 어떤 다른 부분과 결합을 하는지, 또한 그러한 결합으로 이루어지는 구조가 가지게 되는 기능은 무엇인지 등에 대한 리보솜의 구체적인 단백질 합성기작 연구에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 생명과학회지
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• 제32권3호
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• pp.249-255
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• 2022

대사는 생존과 번식에 필수적이다. 2020년에 업그레이드된 COG (cluster of orthologous proteins) 데이터베이스에는 "pathways" 항목이 있다. 본 연구에서는 COG pathways를 이용하여 1,309개의 원핵생물의 대사 경로를 분석하였다. 63개의 대사경로와 관련된 822개의 COG가 있었고, 각 분류단위의 대사관련 COG의 평균은 200.50개(phylum Mollicutes)에서 527.07개(phylum Cyanobacteria)의 사이였다. MPCR을 대사경로구성율(하나의 게놈에 존재하는 COG 수 / 각 대사 경로를 구성하는 COG의 총 수)로 정의하였다. MPCR이 100%인 대사경로의 수는 원핵생물에 따라 0에서 26의 범위였다. 다수의 원핵생물에서 100% MPCR인 대사경로는 세포벽 합성과 관련된 murein biosynthesis (922종), glycine cleavage (918종), ribosome 30S subunits (903종) 등이었다. MPCR이 0%인 대사경로(종의 수)는 photosystem I (1,263종), A/V (archaea/vacuolar)-type ATP synthase (1,028종) 및 Na⁺-translocation NADH dehydrogenase (976종) 등이었다. 원핵생물에 따라 3~49개의 대사경로를 전혀 수행할 수 없었다. MPCR의 보존성이 높은 대사경로의 순서는 ribosome 30S subunit (1,309종의 96.1%), murein biosynthesis (86.8%), arginine biosynthesis (80.4%), serine biosynthesis (80.3%) 및 aminoacyl-tRNA synthetases (82.2%) 등이었다. 단백질과 세포벽 합성이 원핵생물에서 중요한 대사경로인 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과와 원핵생물 사이의 대사경로와 관련된 COG는 항생제 및 인공세포의 개발 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제32권6호
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• pp.463-467
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• 2022

원핵생물 1,309종(species)에 보존적인 유전자(ortholog)를 파악하기 위해 1,309종을 대상으로 COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins) 기법을 적용하였으며, 그 결과 ribosome protein S11 (COG0100)을 확인하였다. 1,308, 1,307, 1,306 및 1,305종에서 보존된 ortholog의 수는 각각 2, 5, 5 및 6개였다. 1,303종 이상에서 보존된 유전자는 29개였고, 이들은 23개의 리보솜 단백질, 3개의 tRNA 합성효소, 2개의 번역 인자 및 1개의 RNA 중합효소 소단위체 유전자였다. 대부분이 단백질 합성과 연관되어 원핵생물에서 단백질 발현이 중요한 것으로 판단되었다. 29개의 COG 중에서 ribosome protein S12 (COG0048)가 보존성이 가장 높았다. 29개의 보존된 COG는 대개 하나의 원핵생물에 하나의 단백질이 분포하였다. COG0090은 보존성이 가장 낮았으며 phylogenetic distance value의 표준편차도 가장 컸다. COG0090은 리보솜의 구성원 기능 외에 복제와 전사의 조절자 역할을 하기에, 각 원핵생물이 다양한 환경에서 생존하기 위해 변이가 큰 것으로 추론되었다. 이 연구는 기초 과학과 종양 조절 및 항균제 개발에 필요한 데이터를 제공할 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.8-12
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• 2014

Biofilm formation and antibiotic resistance are important determinants for bacterial pathogenicity. Ribonucleases control RNA degradation and there is increasing evidence that they have an important role in virulence mechanisms. In this report, we show that ribonucleases affect susceptibility against ribosome-targeting antibiotics and biofilm formation in Salmonella.

• 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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• 한국환경성돌연변이발암원학회 2001년도 Korean Environmental Mutagen Society
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• pp.189-189
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• 2001

• Molecules and Cells
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• 제20권1호
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• pp.1-16
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• 2005

The peptidyl transferase center (PTC) is located in a protein free environment, thus confirming that the ribosome is a ribozyme. This arched void has dimensions suitable for accommodating the 3'ends of the A-and the P-site tRNAs, and is situated within a universal sizable symmetry-related region that connects all ribosomal functional centers involved in amino-acid polymerization. The linkage between the elaborate PTC architecture and the A-site tRNA position revealed that the A-to P-site passage of the tRNA 3'end is performed by a rotatory motion, which leads to stereochemistry suitable for peptide bond formation and for substrate mediated catalysis, thus suggesting that the PTC evolved by genefusion. Adjacent to the PTC is the entrance of the protein exit tunnel, shown to play active roles in sequence-specific gating of nascent chains and in responding to cellular signals. This tunnel also provides a site that may be exploited for local co-translational folding and seems to assist in nascent chain trafficking into the hydrophobic space formed by the first bacterial chaperone, the trigger factor. Many antibiotics target ribosomes. Although the ribosome is highly conserved, subtle sequence and/or conformational variations enable drug selectivity, thus facilitating clinical usage. Comparisons of high-resolution structures of complexes of antibiotics bound to ribosomes from eubacteria resembling pathogens, to an archaeon that shares properties with eukaryotes and to its mutant that allows antibiotics binding, demonstrated the unambiguous difference between mere binding and therapeutical effectiveness. The observed variability in antibiotics inhibitory modes, accompanied by the elucidation of the structural basis to antibiotics mechanism justifies expectations for structural based improved properties of existing compounds as well as for the development of novel drugs.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권5호
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• pp.620-628
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• 2015

A fungal strain, R9, was isolated from the South Atlantic sediment sample and identified as Aspergillus fumigatus. An antifungal protein, AfAFP_R9, was purified from the culture supernatant of Aspergillus fumigatus R9. AfAFP_R9 was identified to be restrictocin, which is a member of the ribosome-inactivating proteins (RIPs), by MALDI-TOF-TOF-MS. AfAFP_R9 displayed antifungal activity against plant pathogenic Fusarium oxysporum, Alternaria longipes, Colletotrichum gloeosporioides, Paecilomyces variotii, and Trichoderma viride at minimum inhibitory concentrations of 0.6, 0.6, 1.2, 1.2, and 2.4 μg/disc, respectively. Moreover, AfAFP_R9 exhibited a certain extent of thermostability, and metal ion and denaturant tolerance. The iodoacetamide assay showed that the disulfide bridge in AfAFP_R9 was indispensable for its antifungal action. The cDNA encoding for AfAFP_R9 was cloned from A. fumigatus R9 by RT-PCR and heterologously expressed in E. coli. The recombinant AfAFP_R9 protein exhibited obvious antifungal activity against C. gloeosporioides, T. viride, and A. longipes. These results reveal the antifungal properties of a RIP member (AfAFP_R9) from marine-derived Aspergillus fumigatus and indicated its potential application in controlling plant pathogenic fungi.

• 생명과학회지
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• 제15권5호
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• pp.734-738
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• 2005

Xylanase를 생산하는 알칼리 내성 Bacillus alcalophilus AX2000의 chromosomal DNA로부터 xylanase 유전자를 cloning하여 그 염기배열 순서를 결정한 다음 이로부터 유전자 발현에 관련된 구조를 분석하였다. Xylanase 유전자의 cloning을 위해 제한효소 PstI으로 절단한 B. alcalophilus AX2000의 chromosomal DNA와 pUC19을 ligation 시켜 E. coli $DH5\alpha$에 형질전환시킨 후 형질전환체 중에서 xylanase 활성을 나타내는 재조합 plasmid pXTY99를 분리하였다. 재조합 plasmid pXTY99은 pUC19의 PstI 부위 내에 7kb의 외래 DNA가 삽입 되 었다. Cloning된 xylanase 유전자(xynT)의 염기배열을 분석한 결과 유전자의 크기는 1,020 bp이었고 이는 340개의 아미노산으로 구성된 분자량 40 kDa의 poly-peptide를 coding하고 있었다. 이 염기배열은 AUG 개시 codon으로부터 각각 259와 282 base상류에 TACAAT의 -10 box와 GTTCACA인 -35 box로 추정되는 염기배열이 존재하였으며 ribosome 결합부위가 존재하였다. B. alcalophilus AX2000의 xylanase와 아미노산배열의 유사성이 가장 높은 xylanase는 Bacillus sp. N137과 B. stearothemophilus 21 유래의 xylanase로 각각 $61\%$와 $59\%$의 유사성을 나타내었다.