Yeast Dekkera/Brettanomyces bruxellensis is probably the most common contaminant in wineries and ethanol production processes. The considerable economic losses caused by this yeast, but also its ability to produce and tolerate high ethanol concentrations, make it an attractive subject for research with potential for industrial applications. Unfortunately, efforts to understand the biology of D. bruxellensis and facilitate its broader use in industry are hampered by the lack of adequate procedures for delivery of exogenous DNA into this organism. Here we describe the development of transformation protocols (spheroplast transformation, LiAc/PEG method, and electroporation) and report the first genetic transformation of yeast D. bruxellensis. A linear heterologous DNA fragment carrying the kanMX4 sequence was used for transformation, which allowed transformants to be selected on plates containing geneticin. We found the spheroplast transformation method using 1M sorbitol as osmotic stabilizer to be inappropriate because sorbitol strikingly decreases the plating efficiency of both D. bruxellensis spheroplast and intact cells. However, we managed to modify the LiAc/PEG transformation method and electroporation to accommodate D. bruxellensis transformation, achieving efficiencies of 0.6-16 and 10-20 transformants/${\mu}g$ DNA, respectively. The stability of the transformants ranged from 93.6% to 100%. All putative transformants were analyzed by Southern blot using the kanMX4 sequence as a hybridization probe, which confirmed that the transforming DNA fragment had integrated into the genome. The results of the molecular analysis were consistent with the expected illegitimate integration of a heterologous transforming fragment.
본 연구에서는 토양 내에서 비선택적으로 작용하는 제초제인 phosphinothricin(PPT) 을 분해할 수 있는 세균을 분리. 동정하고 돌연변이 유도 및 세포융합의 기법을 통해 그 능력을 개량하였으며, 아울러 다른 제초제인 glyphosate 저항성 균주 (Pseudomonas cepacia) 와의 종간 세포 융함을 이용하여 두가지 제초제에 동시에 작용 할 수 있는 균주의 개발 가능성을 알아보았다. 이때, 분리된 PPT 분해균주는 Pseudomonas paucimobilis 로 동정되었고, ethylmethansulfate 를 처리하여 영양 요구성 돌연변이를 얻은뒤, 이를 종내 세포융합을 위한 균주로 사용하였다. Lysozyme 과 EDTA 를 이용하여 원형질체를 형성시켰을때, 원형질체 재생율은 P. paucimoblis 의 경우 6.5%, P. cepacia 의 경우 8.8% 로 나타났다. 세포융합의 fusogen 으로 polyethylenglycol 6,000 을 사용하여, 종내 융합을 통한 융합체 F1, F2, 종간 융합을 통한 융합체 F3, F4 를 얻었다. 종내 융합의 결과, 융합체 F1 위 경우 야생형에 비해 PPT 분해능이 약 11% 정도 향상되었으며, 종간융합을 통하여 얻은 융합체의 경우, PPT 분해능 및 glyphosate 저항성 등의 모균주 특성을 모두 지니고 있다.
낙농업 및 유가공 제품의 생산과 유통에서 살모넬라 감염에 의한 살모넬라증의 발생은 빈번하며, 이 세균의 항미생물 제제에 대한 내성 증가 현상 또한 지속되고 있어 새로운 항미생물 제제의 수요는 감소하지 않는다. 세균막의 훼손은 세균 생존을 쉽게 위협할 수 있기 때문에 개발되는 항미생물 제제들은 주로 세균의 막을 표적으로 삼지만, 개발되는 제제들이 실제로 세균막의 훼손을 초래하는지 구별하는 것은 많은 노력과 비용을 수반한다. 본 연구에서는 E. coli 세포막 스트레스에 의해 발현이 유도되고, 세균막 외부공간에서만 위치하며, 그 구조상 많은 단백질의 구조 안정화에 기여할 것으로 예상되는 chaperone 단백질 Spy(spheroplast protein Y)의 유전자에 상응하는 살모넬라 spy 유전자에 gfp(green fluorescence protein) 오페론 융합체를 제조하여, 이 융합체가 Salmonella enterica의 두 혈청형 Enteritidis와 Gallinarum의 세포막 스트레스를 인지하여 GFP 발현량이 크게 증가하는 것을 확인하였다. 또한 세균막 스트레스 신호를 특이적으로 인지하는 이인자 신호전달 체계(two component signal transduction system)인 Bae와 Cpx들이 두 살모넬라 혈청형의 spy 유전자 전사 유도에 필수적임을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 사용한 spy-gfp 오페론 융합체는 S. Enteritidis와 S. Gallinarum의 세포막 훼손을 특이적이고 신속하게 인식하는 biosensor로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
합성세제 분해능이 월등한 Pseudomonas putida 와 프탈산에스테르를 분해하는 Arthobacter spp. 의 세포융합을 통해 합성세제와 프탈산에스테르의 분해능을 모두 갖는 융합균주를 개발하였다. Ampicillin-Lysozyme-EDTA 에 의한 각 균주의 원형진체 생성율은 98.4%-99.9% 이었고 원형질체의 재생율은 5-8%이었다. Fusogen으로 40%PEG4000 을 이용하였을 때 효과적으로 융합이 이루어졌으며 융합율은 $1.8{\times}10^{4}$-2.9{\times}10^{4}$ 이었다. 선별된 융합체는 프탈산에스테르와 ABS 를 모두 분해하였으며 ABS 의 분해능은 모균주보다 약 20% 정도 분해능이 증가하였고 DEHP 의 분해능은 모균주와 비슷한수준이었으나 모균주보다 더 빨리 기질을 분해하였다.
Cellulose분해력이 높은 Cellulomonas flavigena NCIB 12901의 원형질체 융합을 위한 원형질체의 형성조건을 조사하여 본 결과 배양기간에 따라 원형질체의 형성율이 매우 달라져 대수증식기 말기보다는 중기때의 세포를 lysozyme처리하는 것이 더 효율적이며 lysozyme 400$\mu\textrm{g}$/$m{\ell}$ 농도로 6시간처리 하여 95% 이상이 형성됨을 관찰할 수 있었다. 또한 원형질체 형성확인법으로 osmotic shock에 의한 원형질체 계수법은 spheroplast의 형성과 원형질체의 형성이 구별되어 지지 않으므로 그 결과가 전자현미경상으로 직접 관찰된 결과와 일치하지 않는 경우가 있어 전자현미경으로의 관찰이 뒤따라야 하는 것을 알 수 있었다.
Jeong, Seon Mi;Lee, Hwa Jeong;Park, Yoon Mee;Kim, Jin Seok;Lee, Sang Dae;Bang, Iel Soo
한국축산식품학회지
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제37권1호
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pp.134-138
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2017
Salmonella enterica infects a broad range of host animals, and zoonostic infection threatens both public health and the livestock and meat processing industries. Many antimicrobials have been developed to target Salmonella envelope that performs essential bacterial functions; however, there are very few analytical methods that can be used to validate the efficacy of these antimicrobials. In this study, to develop a potential biosensor for Salmonella envelope stress, we examined the transcription of the S. enterica serovar typhimurium spy gene, the ortholog of which in Escherichia coli encodes Spy (${\underline{s}}pheroplast$${\underline{p}}rotein$${\underline{y}}$). Spy is a chaperone protein expressed and localized in the periplasm of E. coli during spheroplast formation, or by exposure to protein denaturing conditions. spy expression in S. typhimurium was examined by constructing a spy-gfp transcriptional fusion. S. typhimurium spy transcription was strongly induced during spheroplast formation, and also when exposed to membrane-disrupting agents, including ethanol and the antimicrobial peptide polymyxin B. Moreover, spy induction required the activity of regulator proteins BaeR and CpxR, which are part of the major envelope stress response systems BaeS/BaeR and CpxA/CpxR, respectively. Results suggest that monitoring spy transcription may be useful to determine whether a molecule particularly cause envelope stress in Salmonella.
Triphenylmethane was decolorized rapidly by enterbacter cloacae MG 82 at initial reaction time. The spheroplast showed higher activity of triphenylmentane decolorization than that of intact cell suspension. The outer part of the bacterial cell envelope and the peptidoglycan are important for the function of transport barrier of triphenylmethane. In intact cell, decolorization activity was higher at 37$\circ $C than at $\circ $C, indicating that triphenylmethane decolorization is due to the enzyme reaction. Culture filtrate showed no decolorization activity, while cell-free extract appeared high activity of 1.45 units, clearly showing that decolorization activity was due to the cell-free extract. Comparing decolorization activities of cell fractions, it was found that decolorization activity was located at the compartment of cytoplasmic membrane. The enzyme activity was also shown to be Mg$^{++}$-dependent. The optimum pH and temperature of enzyme activity were 7.0 and 50$\circ $C, respectively. The thermostability of this enzyme at 35$\circ $C was kept to 58% for 3 hours.
A Chromate tolerant strain of Pseudomonas aeruginosa isolated from the effluent of a tannery showed significant enzymatic activity of chromate reduction. Cells grown in chromate-supplemented medium reduced 8 $\mu\textrm{g}$ chromate/mg protein/h in the presence of NADH/NADPH. The chromate reducing activity was inducible as cells pregrown in chromate showed higher chromate reduction. In contrast, the periplasmic fraction of cells gown in chromate reduce $75\%$ chromate in 4 h and the spheroplast fraction failed to do so, indicating that chromate reductase may be located in the periplasm. The presence of a 30 kDa protein in the periplasmic extracts of cells grown in the presence of chromate, but its absence of the protein in cells grown without chromate, points out a possible role of this protein in chromate reduction.
Recently, it was reported that entire mammalian mtDNA genomes could be transplanted into the mitochondrial networks of yeast, where they were accurately and stably maintained without rearrangement as intact genomes. Here, it was found that engineered mtDNA genomes could be readily transferred to and steadily maintained in the mitochondria of genetically modified yeast expressing the mouse mitochondrial transcription factor A (Tfam), one of the mitochondrial nucleoid proteins. The transferred mtDNA genomes were stably retained in the Tfam-expressing yeast cells for many generations. These results indicated that the engineered mouse mtDNA genomes introduced in yeast mitochondria could be relocated into the mitochondria of other cells and that the transferred genomes could be maintained within a mitochondrial environment that is highly amenable to mimicry of the biological conditions in mammalian mitochondria.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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