The antibacterial effects of water extracts of Scutellariate Radix (a dried root of Scutellaria baicalensis GEORGI) and its major flavonoid components, Baicalin and Baicalein, on Salmonella typhimurium, a representative enteric pathogen, were studied. Through a Kriby-Bauer disc analysis, the growth-inhibition activity of Scutellariae Radix against. S. typhimurium was found to be compatible with commercial antibiotics, such as ampicillin, chloramphenicol, and streptomycin. In contrast, the growth of a nonpathogenic E. coli strain was unaffercted by Scutellariae Radix. To examine the effect of polyphosphate kinase (ppk), a putative virulence factor, on the antibacterial activity of Scutellariae Radix, the growth profile of a ppk mutant of S. typhimurium was investigated in a tryptic soy broth containing different concentrations of water extracts of Scutellariae Radix. The ppk mutant was able to grow in 6 mg/ml of water extracts of Scutellariae Radix, whereas in 6 mg/ml of water extracts of Scutellariae Radix, whereas the wild-type could not, implying that the inactivation of ppk made S. typhimurium more resistant to the antibacterial activity of Scutellariae Radix. No enhanced resistance was observed in a ppk mutant of S. typhimurium complemented with a ppk expression vector. The attenuation of the virulence by ppk inactivation was also observed in a virulence assay using BLAB/c mice. Neither Baicalin nor Baicalein exhibited any growth-inhibition activity against S. typhimurium. The water extracts of Scutellariae Radix stimulated the transcription of ppk, especially in the early growth-stage of S. typhimurium.
Wild-type yeast strains were isolated from nuruk, a type of microbial starter culture used for fermenting grains to produce alcoholic products, that was collected from different areas in Korea. Strains were identified based on the analysis of 18S rRNA sequences. Fifty strains shared the highest sequence similarity with Saccharomyces cerevisiae and were designated MBYK1-MBYK50. Among these S. cerevisiae isolates, MBYK45 produced $44.0{\pm}0.3g$ of ethanol from 200 g maltose after incubation at $30^{\circ}C$ for 48 h. Maximum ethanol production of $110.80{\pm}0.81g/l$ with productivity of $3.79{\pm}0.14g^{-1}l^{-1}h^{-1}$ was obtained at optimum culture conditions of pH (6.0), maltose (200 g/l), and temperature ($35^{\circ}C$). This study indicates that the MBYK45 strain of S. cerevisiae, isolated from nuruk, might be suitable for traditional liquor production from malts.
Plant growth promoting fungi (PGPF) are well known for the production of useful secondary metabolites. However, limited information is available on the gibberellin (GA) production capacity of PGPF of endophytic origin. In the current study, 15 fungal endophytes were isolated from the roots of Crown daisy, and then screened on Waito-c rice, in order to identify plant growth promoting fungi. The fungal isolate MH7 significantly increased the shoot length (12.1 cm) of Waito-c in comparison with control treatment (7.9 cm). In a separate experiment, the culture filtrate (CF) of MH7 significantly promoted the growth attributes of Crown daisy. The MH7 CF was analyzed for gibberellins and it contained all physiologically active gibberellins ($GA_1$, 1.37 ng/ml; $GA_3$, 5.88 ng/ml; $GA_4$, 8.62 ng/ml; and $GA_7$, 2.05 ng/ml) in conjunction with physiologically inactive $GA_9$ (0.83 ng/ml), $GA_{12}$ (0.44 ng/ml), $GA_{15}$ (0.74 ng/ml), $GA_{19}$ (1.16 ng/ml), and $GA_{20}$ (0.98 ng/ml). The CF of MH7 produced higher amounts of $GA_3$, $GA_4$, $GA_7$, $GA_9$, and $GA_{12}$ than wild-type Fusarium fujikuroi, which was used as a control for GA production. The fungal isolate MH7 was later identified as a new strain of Penicillium on the basis of its morphological characteristics and phylogenetic analysis of the 188 rDNA sequence.
Fusarium verticillioides is an important pathogen of maize, being responsible for ear rots, stalk rots, and seedling blight worldwide. During the past decade, F. verticillioides has caused several severe epidemics of maize seedling blight in many areas of China, which lead to significant losses. In order to understand the molecular mechanisms regulating fungal development and pathogenicity in this pathogen, we isolated and characterized the gene fpk1 (GenBank Accession No. EF405959) encoding a homolog of the cAMP-dependent protein kinase catalytic subunit, which included a 1,854-bp DNA sequence from ATG to TAA, with a 1,680-bp coding region, and three introns (lengths: 66 bp, 54 bp, and 54 bp), and the predicated protein precursor had 559 aa. The mutant ${\Delta}fpk1$, which was disrupted of the fpkl gene, showed reduced vegetative growth, fewer and shorter aerial mycelia, strongly impaired conidiation, and reduced spore germination rate. After germinating, the fresh hypha was stubby and lacking of branch. When inoculated in susceptible maize varieties, the infection of the mutant ${\Delta}fpk1$ was delayed and the infection efficiency was reduced compared with that of the wild-type strain. AU this indicated that gene fpk1 participated in hyphal growth, conidiophore production, spore germination, and virulence in F. verticillioides.
A new neurological mutant has been found in the ICR outbred strain mouse. Affected mice display profound deafness and a head-tossing and bidirectional circling behavior, showing an autosomal recessive mode of inheritance. It was, therefore, named cir/Kr with the gene symbol cir. The auditory tests identified clearly the hearing loss of the cir mice when compared to wild type mice. Pathological studies confirmed the developmental defects in the middle ear, cochlea, cochlear nerve, and semicircular canal areas, which were correlated to the abnormal behavior observed in the cir mice. Thus, cir mice may be useful as a model for studying inner ear abnormalities and deafness. We have constructed a genetic linkage map by positioning 14 microsatellite markers across the (cir) region and intraspecific backcross between cir and C57BL/6J mice. The cir mouse harbors an autosomal recessive mutation on mouse chromosome 9. The cir gene was mapped to a region between D9Mit116 and D9Mit38 Estimated distances between cir and D9Mit116, and between cir and D9Mit38 are 0.7 and 0.2 cM, respectively. The gene in order was defines : centromere-D9Mit182-D9Mit51/D9Mit79/D9Mit310-D9Mit212/D9Mit184-D9Mit116-cir-D9Mit38-D9Mit20-D9Mit243-D9Mit16-D9Mit55/D9Mit125-D9Mit281. The mouse map location of the cir locus appears to be in a region homologous to human 3q21. Our present date suggest that the nearest flanking marker D9Mit38 provides a useful anchor for the isolation of the cir gene in a yeast artificial chromosome contig.
The most energy-demanding step of wastewater treatment is the aeration-dependent elimination of organic carbon. Microbial fuel cells (MFCs) offer an alternative strategy in which carbon elimination is conducted by anaerobic microorganisms that transport respiratory electrons originating from carbon oxidation to an anode. Hence, chemical energy is directly transformed into electrical energy. In this study, the use and stability of barcode-containing exoelectrogenic model biofilms under non-axenic wastewater treatment conditions are described. Genomic barcodes were integrated in Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens, and G. metallireducens. These barcodes are unique for each strain and allow distinction between those cells and naturally occurring wild types as well as quantification of the amount of cells in a biofilm via multiplex qPCR. MFCs were pre-incubated with these three strains, and after 6 days the anodes were transferred into MFCs containing synthetic wastewater with 1% wastewater sludge. Over time, the system stabilized and the coulomb efficiency was constant. Overall, the initial synthetic biofilm community represented half of the anodic population at the end of the experimental timeline. The part of the community that contained a barcode was dominated by G. sulfurreducens cells (61.5%), while S. oneidensis and G. metallireducens cells comprised 10.5% and 17.9%, respectively. To the best of our knowledge, this is the first study to describe the stability of a synthetic exoelectrogenic consortium under non-axenic conditions. The observed stability offers new possibilities for the application of synthetic biofilms and synthetically engineered organisms fed with non-sterile waste streams.
The free-living photoheterotrophic Gram-negative bacterium Rhodobacter sphaeroides possesses a quorum-sensing (QS) regulatory system mediated by CerR-CerI, a member of the LuxR-LuxI family. To identify the genes affected by the regulatory system, random lacZ fusions were generated in the genome of R. sphaeroides strain 2.4.1 using a promoter-trapping vector, pSG2. About 20,000 clones were screened and 23 showed a significantly different level of ${\beta}$-gal activities upon the addition of synthetic 7,8-cis-N-tetradecenoyl-homoserine lactone (RAI). Among these 23 clones, the clone showing the highest level of induction was selected for further study, where about a ten-fold increase of ${\beta}$-gal activity was exhibited in the presence of RAI and induction was shown to be required for cerR. In this clone, the lacZ reporter was inserted in a putative gene that exhibited a low homology with catD. A genetic analysis showed that the expression of the catD homolog was initiated from a promoter of another gene present upstream of the catD. This upstream gene showed a strong homology with luxR and hence was named qsrR (quorum-sensing regulation regulator). A comparison of the total protein expression profiles for the wild-type cells and qsrR-null mutant cells using two-dimensional gel electrophoresis and a MALDI-TOF analysis allowed the identification of sets of genes modulated by the luxR homolog.
Several species of Gram-positive bacteria have cell wall peptidoglycan (syn. murein) in which not all of the sugar moieties are N-acetylated. This has recently been shown to be a secondary effect, caused by the action of a peptidoglycan N-acetylglucosamine deacetylase. We have found that the opportunistic pathogen Listeria monocytogenes is unusual in having three enzymes with such activity, two of which remain in the cytoplasm. Here, we examine the enzyme (PgdA) that crosses the cytoplasmic membrane and is localized in the cell wall. We purified a hexa-His-tagged form of PgdA to study its activity and constructed a mutant devoid of functional Lmo0415 (PgdA) protein. L. monocytogenes PgdA protein exhibited peptidoglycan N-acetylglucosamine deacetylase activity with natural substrates (peptidoglycan) from both L. monocytogenes and Escherichia coli as well as the peptidoglycan sugar chain component N-acetylglucosamine, but not with N-acetylmuramic acid. As was reported recently [6], inactivation of the structural gene was not lethal for L. monocytogenes nor did it affect growth rate or morphology of the cells. However, the pgdA mutant was more prone to autolysis induced by such agents as Triton X-100 and EDTA, and is more susceptible to the cationic antimicrobial peptides (CAMP) lysozyme and mutanolysin, using either peptidoglycan muramidases or autolysis-inducing agents. The pgdA mutant was also slightly more susceptible than the wild-type strain to the action of certain beta-lactam antibiotics. Our results indicate that protein PgdA plays a protective physiological role for listerial cells.
- I aimed to isolate trans-acting factors involved in the basal expression level of eukaryotic genes. One of the yeast histidine biosynthetic gene, HIS5 was taken as a model for this study. HIS5 gene has a substantial basal level in amino acid rich medium and is derepressed if starved for any single amino acid. The derepression is mediated by cis-acting DNA sequences 5'-TGACTC-3' found in 5' non-transcribed region of the gene and trans-acting factors including GCN4 as positive factor and its negative factor GCDI 7, and GCNZ as a negative factor of GCD17. I first investigated the role of these trans-acting factors in HIS5 basal expression level by using HIS5-pH05 fusion in which expression of pH05 gene encoding inorganic phosphate-repressible acid phosphatase (APase) is regulated by HIS5 promoter. Strain with gcn2 or gcn4 mutation showed 3 to 4 fold lower APase activity than wild type. The level of APase activity was similar in gcn2 and gcn4 mutants. Trans-acting factors involved in basal level were identified by isolating 14 mutants showing increased expression of HISSPH05 fusion from gcn4 background. All the mutants carry a single nuclear recessive mutation and fall into four complementation groups, designated as bell (basal expression level), be12, be23 and be14.
The cellular fatty acid composition is important for metabolic plasticity in Rhodobacter sphaeroides. We explored the effects of changing the cellular ratio of unsaturated fatty acids (UFAs) to saturated fatty acids (SFAs) in R. sphaeroides by overexpressing several key fatty acid biosynthetic enzymes through the use of expression plasmid pRK415. Bacteria containing the plasmid pRKfabI1 with the fabI1 gene that encodes enoyl-acyl carrier protein (ACP) reductase showed a reduction in the cellular UFA to SFA ratio from 4 (80% UFA) to 2 (65% UFA) and had decreased membrane fluidity and reduced cell growth. Additionally, the ratio of UFA to SFA of the chromatophore vesicles from pRKfabI1-containing cells was similarly lowered, and the cell had decreased levels of light-harvesting complexes, but no change in intracytoplasmic membrane (ICM) content or photosynthetic (PS) gene expression. Both inhibition of enoyl-ACP reductase with diazaborine and addition of exogenous UFA restored membrane fluidity, cell growth, and the UFA to SFA ratio to wild-type levels in this strain. R. sphaeroides containing the pRKfabB plasmid with the fabB gene that encodes the enzyme β-ketoacyl-ACP synthase I exhibited an increased UFA to SFA ratio from 4 (80% UFA) to 9 (90% UFA), but showed no change in membrane fluidity or growth rate relative to control cells. Thus, membrane fluidity in R. sphaeroides remains fairly unchanged when membrane UFA levels are between 80% and 90%, whereas membrane fluidity, cell growth, and cellular composition are affected when UFA levels are below 80%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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