• BMB Reports
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• 제28권6호
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• pp.471-476
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• 1995

Acetolactate synthase (ALS) catalyzes the first common step in the biosynthesis of valine, leucine, and isoleucine. ALS is the target enzyme for several classes of structually diverse herbicides. We have synthesized 4,6-dimethoxypyrimidine derivatives as ALS inhibitors, and their inhibitory activities on barley ALS were determined. $IC_{50}$ values for the derivatives are 0.2~200 ${\mu}m$. K11570, the most potent ALS inhibitor with $IC_{50}$ of 0.2 ${\mu}m$, showed mixed-type inhibition with respect to substrate pyruvate, and the progress curves for ALS inhibition by K11570 indicated that the amount of inhibition increased with time. Inhibition-competition experiments were carried out and indicated that three different classes of inhibitors, K11570, a sulfonylurea Ally, and leucine, bind to ALS in a mutually exclusive manner. Chemical modification of tryptophanyl and tyrosyl residues of ALS decreased the sensitivity of ALS to K11570, while cysteine modification did not affect the sensitivity. These results suggest that tryptophanyl and tyrosynyl residues are probably located at or near the inhibitor binding site.

• 농약과학회지
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• 제5권3호
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• pp.41-46
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• 2001

분지아미노산 생합성 과정에 관여하는 첫 번째 효소인 acetolactate synthase (ALS)를 대상으로 수행할 수 있도록 고효율 검색방법(High Throughput Screening, HTS)을 개발하였고, 이를 이용하여 식물특이적 효소 저해제로 알려진 107개의 기존 화합물 중에서 새로운 ALS 저해 화합물을 선발하였다. 기존의 방법과 비교할 경우 한사람이 1회 수행한다고 하면 8 배 효율이지만 연속적으로 수행한다고 할 경우 1/10 이하의 양, 동일한 재료의 적용, 측정 결과의 계산, enzyme kinetics 등을 감안하면 최소 100 배 이상의 효과를 얻을 수 있다. 새로운 ALS 저해제로 탐색된 화학물질은, ammooxyacetic acid, azelaic acid, citric acid, cyanuric fluoride, glyoxylic acid, itaconic acid, malonic acid, niclosamid, oxalic acid, 2-oxoglutaric acid, suramin 등이었다. 앞으로 이들을 기본 구조로 하여 신규 ALS 저해 제초제의 개발을 위한 유도체의 합성에 이용되었으면 한다.

• 한국잡초학회지
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• 제16권2호
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• pp.122-131
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• 1996

옥수수 잎으로부터 추출한 ALS를 대상으로 하여 CHL과 IMA의 상호작용, ALS의 기질인 pyruvate 및 2-ketobutyrate에 대한 친화도, 저해양식의 차이 등을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. ALS 에 대한 CHL의 $I_{50}$값은 100nM이었으며 IMA의 값은 $5{\mu}M$로 나타나 CHL의 ALS 저해활성은 IMA보다 약 50배 정도 높았다. 2. ALS에 대한 시험관내에서의 실험에서 두 제초제의 동시처리시 상가적인 ALS의 저해효과가 나타났으나, 상호 순차적 체계처리의 경우에서는 먼저 처리한 제초제에 의한 저해효과가 지배적으로 나타났다. 3. 제초제에 의한 ALS 활성의 저해는 시험관내에서 10분 이내에 대부분 이루어졌다. 4. ALS의 활성은 분지아미노산에 의해 저해되었는데 Val과 Leu에 의한 저해가 Ile에 의한 저해보다 크게 나타났다. 또한 이들을 동시에 혼합처리하면 0.1mM의 농도에서도 ALS의 활성이 65% 정도 저하되었다. 5. 2-Ketobutyrate를 ALS의 기질로 첨가하면 pyruvate만을 기질로 사용하였을 때보다 측정가능한 ALS 활성이 2-ketobutyrate에 의해 농도의존적으로 감소되는 경향이었다. 6. ALS의 기질인 pyruvate에 대해 CH은 비경쟁적 저해제로 IMA는 반경쟁적 저해제로 작용하였다.

• 대한화학회지
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• 제41권6호
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• pp.304-312
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• 1997

Acetolactate Synthase(ALS)는 가지를 가진 아미노산 valine, leucine, isoleucine의 생합성 과정에서 공통적으로 작용하는 효소이다. ALS는 서로 구조적 유사성이 없는 최근에 개발된 sulfonylurea, imidazolinone, 그리고 trizolopyrimidine계 제초제들의 공통적인 작용표적이다. 완두로부터 분리한 ALS를 이용하여 새로 합성한 4,6-dimethoxypyrimidine 유도체들의 저해활성을 측정하였다. 가장 우수한 저해활성을 나타내는 유도체는 K11570으로 $IC_{50}$값이 0.2 ${\mu}M$이다. 완두의 ALS에 대한 K11570의 저해활성은 incubation 시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 기질 pyruvate에 대해 혼합형 저해유형을 보여주었다. K11570와 sulfonylurea Ally, 그리고 feedback 저해제 leucine에 대한 dual inhibition 실험결과 이들 저해제의 결합부위가 최소한 부분적으로 겹치는 것으로 생각된다. Arg을 변형시킨 효소는 K11570, sulfonylurea Ally, 그리고 leucine의 저해 민감도의 변화가 관찰되었으나, Trp의 변형은 저해 민감도에 영향이 없었다.

• 한국잡초학회지
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• 제17권1호
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• pp.66-70
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• 1997

(주)LG화학에서 개발중엔 LGC-40863은 벼에 대해 높은 안전성을 보이며 피 등 여러 잡초를 방제하는 신규제초제이다. LGC-40863은 관련 제초제나 식물에서의 효과 발현 증상으로 부터 acetolactate synthase(ALS)를 저해하는 것으로 추정된다. 본 연구에서는 LGC-40863의 ALS에 대한 영향을 알아보기 위하여 벼와 피로부터 추출한 ALS를 사용하여 $I_{50}$값과 효소반응속도를 조사하였다. LGC-40863의 $I_{50}$값은 14(벼), 16mM(피)였고, 대조약제로 사용한 imazapyr와 chlorsulfuron의 $I_{50}$값은 각각 12-15mM, 0.03-0.04mM였으므로 LGC-40863의 $I_{50}$값은 imazapyr와 유사하고 chlorsulfuron에 비해서는 약 400배 정도 높았다. 그리고 세 가지 약재 모두 벼와 피 간의 감수성 차이는 크지 않았다. 효소반응속도 면에서 살펴보면, LGC-40863은 벼와 피 모두 pyruvate에 대해 noncompetitive inhibition을 나타내었으며, chlorsulfuron과 imazapyr는 벼에서 각각 noncompetitive와 uncompetitive inhibition을 하는 것으로 나타났으므로 LGC-40863은 chlorsulfuron과 저해유형이 비슷하였다.

• 대한화학회지
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• 제42권3호
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• pp.306-314
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• 1998

Acetolactate synthase(ALS)는 박테리아, yeast, 그리고 고등 식물에서 가지를 가진 아미노산 Val, Leu, Ile의 생합성에 공통적으로 관여하는 필수적인 효소이다. 최근에 개발된 sulfonylurea, imidazolinone, triazolopyrimidine, 그리고 pyrimidyl-oxy-benzoate계 제초제들은 구조적으로 상호 유사성이 없음에도 불구하고 모두 ALS를 작용 표적으로 한다. Triazolopyrimidine(TP)계의 새로운 유도체들을 합성하여 보리의 ALS에 대해 저해활성을 측정하였다. 활성을 나타낸 저해제들의 $IC_{50}값은 3.2nM-0.62mM로 몇 개의 유도체는 뛰어난 활성을 보였다. 보리 ALS에 대해 triazolopyrimidine 유도체 TP4의 저해활성은 반응 시간이 증가함에 따라 증가하였고, 혼합형 저해유형을 보여주었다. TP4와 imidazolinone 제초제인 Cadre, 그리고 feedback 저해제인 Leu에 대한 dual inhibition 실험 결과 모두 평행한 kinetic pattern이 얻어져 이들 저해제의 결합 부위가 최소한 부분적으로 중복되는 부분이 있음을 시사했다. ALS의 Tyr의 변형은 TP4에 의한 저해 효과를 감소시키는 반면 Trp과 Cys 변형은 TP4의 결합에 영향을 나타내지 않았다.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제3권2호
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• pp.110-113
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• 2014

The continuous use of acetolactate synthase (ALS) and acetyl-CoA carboxylase (ACCase) inhibitors has led to the selection of herbicide resistant barnyardgrass populations in direct-seeded rice fields of Korea. This study was conducted to identify herbicide resistant barnyardgrass biotypes and to determine the cross- and multiple-resistance of them. 25% of the population collected from Taeahn was partially resistant to ACCase inhibitors and 22% collected from Kimjae were partially resistant to ALS inhibitors. However, 8.2% of the population from both sites was resistant to ALS and ACCase inhibitors. Resistance to sulfonylurea herbicide, flazasulfuron was identified from two barnyardgrass accessions collected from both Taeahn and Kimjae. One barnyardgrass accession from both sites was resistant to ACCase inhibitor, sethoxydim. The cross-resistance to ALS inhibitors was identified at one barnyardgrass accession from Taeahn and at two accessions from Kimjae. Further, crossresistance to ACCase inhibitors was also identified at barnyardgrass accessions from Taeahn and Kimjae. Multiple-resistance to flazasulfuron and sethoxydim was determined at four barnyardgrass accessions from Taeahn and at six accessions from Kimjae. Therefore, the herbicide mixture and sequences within a growing season or the herbicide rotation with different modes of actions across growing seasons are recommended to control herbicide-resistant barnyardgrass in infested fields.

• 한국작물학회지
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• 제47권4호
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• pp.328-334
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• 2002

A Lindernia dubia (L.) Pennell var. dubia accession from Jeonnam province, Korea was tested for resistance to sulfonylurea (SU) herbicides, imazosulfuron and pyrazosulfuron-ethyl in whole-plant response bioassay. The accession was confirmed resistant to both herbicides. The $GR_{50}$ (herbicide concentration that reduced shoot dry weight by 50%) values of resistant accession were 264 and 19 times higher to imazosulfuron and pyrazosulfuronethyl, respectively, than that of the standard susceptible accession. The surviving resistant L. dubia after pyrazosulfuron-ethyl + molinate application can be controlled by sequential applications of soil-applied herbicides, butachlor, dithiopyr, pyrazolate, and thiobencarb and foliar herbicides, bentazon. Sulfonylurea-based mixtures such as mixtures of azimsulfuron + anilofos, bensulfuron-methyl + oxadiazon, pyrazosulfuron-ethyl + fentrazamide, and pyrazosulfuron-ethyl + anilofos + carfentrazon can also be used to control the surviving resistant L. dubia. However, use of these mixtures should be restricted to a special need basis. Thus, we suggest that sequential applications of non-SU-based mixtures such as butachlor + pyrazolate and MCPB + molinate + simetryne be used to control the surviving resistant L. dubia after SU herbicide applications. Rice yield was reduced 24 % by resistant L. dubia that survived after the pyrazosulfuron-ethyl + molinate application compared with pyrazolate + butachlor in transplanted rice culture. In vitro ALS activity of the resistant biotype was 40 and 30 times more resistant to imazosulfuron and pyrazosulfuron-ethyl, respectively, than the susceptible biotype. Result of in vitro ALS assay that the resistance mechanism of L. dubia to SU herbicides may be due, in part, to an alteration in the target enzyme, ALS.

• 대한화학회지
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• 제39권6호
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• pp.459-465
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• 1995

효모 acetolactate synthase를 분리 정제하여 기본적인 생화학적 성질에 대한 연구를 수행하였다. 효모를 0.5% glucose, 51 mM $K_2HPO_4$, 22 mM $KH_2PO_4$, 8mM$(NH_4)2SO_4,\;0.4\;m M\;MgSO_4$를 포함하는 최소 배지에서 37$^{\circ}C$로 18시간 동안 배양하였다. 배양된 세포들을 원심분리법으로 수학해 0.1 mM TPP, 0.5 mM DTT, 1${\mu}M$ FAD와 1mM MgCl_2$를 포함하는 20 mM phosphate 완충용액(pH 7.0)에 현탁시켜 하룻밤 동안 방치하였다. 효모를 파쇄한 후 이것의 $10,000{\times}g$ 상충액을 모아 ammonium sulfate 분별 침전법과 DEAE-Se-phacel 그리고 leucine-agarose chromatography법을 이용하여 부분 정제하였다. 단백질의 농도, 시간, 온도, pH, 기질농도 등의 영향을 조사하였으며 측정한 결과 최적온도는 50$^{\circ}C$이고, pH 8.0∼8.5 사이에서 최고 값을 나타냈다. $K_m$과 $V_{max}$값은 각각 8.4 mM과 17.9 nmol/mg/min으로 얻어졌다. 효소의 안정성은 ethylene glycol과 glycerol의 존재하에서 크게 향상됨이 관찰되었다. Feedback inhibition 연구 결과 Val에 의해 가장 많은 영향을 받았고 Leu에는 거의 영향을 받지 않았다.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제6권4호
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• pp.345-349
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• 2017

Herbicides are important weed control tools for increasing crop yields and the efficiency of crop production. As the use of herbicides increases, the occurrrence of herbicide-resistant weeds has been an increaing problem. In Korea, since the first occurrence of acetolactate synthase (ALS) inhibitor resistant Monochoria korsakowii was reported in the Seosan reclaimed paddy field in 1998, resistance has been reported in 14 weed species, including Echinochola spp. and their populations are gradually increasing. The objective of this study is to investigate the nationwide occurrence of ALS and Acetyl-CoA Carboylase inhibitor resistant Echinochloa spp. in Korea. In 2013, 2014, and 2015, we collected 594 accessions of Echinochloa spp. in Korean rice fields except for Jeonnam and Chungbuk provinces. They were then treated with the recommended rates of penoxsulam and cyhalofop-butyl. We harvested seeds from 45 accessions of E. oryzicola in the case of cyhalofop-butyl treatment. Also, 44 and 46 accessions of E. oryzicola and E. crus-galli survived and their seeds were harvested after penoxsulam treatment. Twenty accessions of E. oryzicola survived from both herbicides inferring possible multiple resistance. Two accessions out of 20 inferred from possible multiple resistance survived after cyhalofop-butyl treatment at a dose of $500ga.i.ha^{-1}$. Seeds of herbicide resistant populations will be provided and utilized for further research.