The phytopathogenic bacterium Pectobacterium chrysanthemi secretes multiple isozymes of plant cell wall disrupting enzyme such as pectate lyase and cellulase. The cel gene, existing in tandem with the pel gene, was isolated previously [10]. The role of Cel5Z and PelL1 in P. chrysanthemi PY35 pathogenicity on potato tissues was assessed by mutagenizing cloned cel gene and pel gene in tandem and recombining them with the chromosomal alleles. Strains with the Km cassette interposon in pelL1 or a double mutant showed a delay in the appearance of symptoms, suggesting that P. chrysanthemi PY35 pectate lyase PelL1 may playa minor role in soft-rot pathogenesis.
A ${\beta}$-1,4-endoglucanase gene from Bacillus subtilis H12 was cloned into Escherichia coli JM109 (pBC8) and sequenced. The endoglucanase gene with an insert DNA of 2.5 kb possessed an open reading frame of 1,500 bp encoding a mature protein of 499 amino acids with a calculated molecular mass of 55 kDa. The deduced amino acid sequence showed similarity to those of the known neutral cellulase genes of B. subtilis PAP115 (99.2%) and BSE616 (97.8%), as well as the alkaline gene of Bacillus sp. N4 (55.1%). The endoglucanase activity expressed by E. coli (pBC8) was localized in the periplasmic fraction (80%) and the cytoplasmic fraction (20%). An endoglucanase was purified from the periplasmic fraction by performing gel filtration and anion exchange chromatography. The molecular weight of the purified enzyme was estimated to be 31 kDa by SDS-PAGE, and the maximum activity occurred at pH 7 and $40^{\circ}C$. The enzyme easily hydrolyzed soluble substrates such as carboxymethyl cellulose and barely ${\beta}$-glucan, whereas the sigmacell and xylan, the known insoluble substrates, were not entirely hydrolyzed.
Fibrobacter succinogenes, a Gram-negative, anaerobic ruminal bacterium is a major fibre digesting species in the rumen. It intensively degrades plant cell walls by an erosion type of mechanism, burrowing its way through the complex matrix of cellulose and hemicellulose with the release of digestible and undigested cell wall fragments. The enzymes involved in this process include a combination of glucanases, xylanases, arabinofuranosidase(s) and esterases. The genome of the bacterium has been sequenced and this has revealed in excess of 100 putative glycosyl hydrolase, pectate lyase and carbohydrate esterase genes, which is greater than the numbers reported present in other major cellulolytic organisms for which genomes have been sequenced. Modelling of the amino acid sequences of two glycanases, CedA and EGB, by reference to crystallized homologs has enabled prediction of the major features of their tertiary structures. Two dimensional gel electrophoresis in conjunction with mass spectroscopy has permitted the documentation of proteins over expressed in F. succinogenes grown on cellulose, and analysis of the cell surfaces of mutant strains unable to bind to cellulose has enabled the identification of candidate proteins with roles in adhesion to the plant cell wall substrate, the precursor to cellulose biodegradation.
An endo-$\beta$-1,4-glucanase gene of Clostridium thermocellum was cloned in Escherichia coli and was considered as a novel gene by comparison with the restriction patterns of the C. thermocellum cellulase genes so far reported. The endoglucanase from recombinant E. coli was purified by column chromatography after heat treatment. The purified enzyme was a monomer having molecular weight of 40,000. The enzyme hydrolyzed CMC to glucose and cello-oligosaccharides at :naximum activities at pH 5.0 and $65^{\circ}C$. One of the endproducts, glucose, showed no inhibitory effect on the enzyme activity, while the other endproduct, cellobiose, inhibited slightly. The values of $K_{m}$ and $V_{max}$ of the enzyme for CMC were 0.39% (w/v) and 268 Ulmg protein, respectively.
Improvement of endoglucanase activity was accomplished by utilizing error-prone rolling circle amplification, supplemented with 1.7 mM $MnCl_2$. This procedure generated random mutations in the Bacillus amyloliquefaciens endoglucanase gene with a frequency of 10 mutations per kilobase. Six mutated endoglucanase genes, recovered from six colonies, possessed endoglucanase activity between 2.50- and 3.12-folds higher than wild type. We sequenced these mutants, and the different mutated sites of nucleotides were identified. The mutated endoglucanase sequences had five mutated amino acids: A15T, P24A, P26Q, G27A, and E289V. Among these five substitutions, E289V was determined to be responsible for the improved enzyme activity. This observation was confirmed with site-directed mutagenesis; the introduction of only one mutation (E289V) in the wild-type endoglucanase gene resulted in a 7.93-fold (5.55 U/mg protein) increase in its enzymatic activity compared with that (0.7 U/mg protein) of wild type.
For selecting Bacillus strains producing high-quality Cheonggukjang, 8 strains were isolated from the different Cheonggukjang samples. Seven of them exhibited the highest 16S rRNA gene sequence similarity value of over 99.9% to Bacillus subtilis subsp. subtilis and one of them showed the similarity to B. licheniformis. All the strains showed positive activities for amylase, cellulase, protease and lipase, and 6 strains are positive for fibrinolytic activity. To confirm the safety of the strains isolated from the samples of Cheonggukjang which are manufactured by traditional method, strains were analyzed for the presence of seven toxin genes of Bacillus cereus and results were found negative. And 7 strains did not produce at all or merely produce both histamine and tyramine, the representative biogenic amines. Biogenic amine degradation analysis by HPLC revealed that, most of them exhibited tyramine degradation activity. For Cheonggukjang fermented by artificial inoculation of selected strains, fermentation property, sensory test, volatile basic nitrogen production and metabolic profiles by $^1H-NMR$ were tested. Seven strains were confirmed to make high-quality Cheonggukjang.
In order to measure the enzyme activity of 5-epi-aristolochene hydroxylase, one of cytochrome P450 (P450) enzymes in eicitor-treated pepper cell, we used in vivo assay method and demonstrated a dramatic suppression of the activity by P450-inhibitors, ancymidol and ketocornazole. Using RT-PCR method with degenerate primer of the well conserved domains found within most P450-enzymes, and using cDNA library screening method, one distinct cDNA, being designated P450Hy01, was successfully isolated from elicitor-treated pepper cells. P450Hy01 mRNA was all induced in elicitor-treated cells whereas never induced in control cells. Moreover, levels of P450Hy01 expression were highly correlated with the levels of extracellular capsidiol production by different elicitors in cell cultures. P450Hy01 transcript was also induced by several other elicitors such as, cellulase, arachidonic acid, jasmonic acid, yeast extract as well as UV stress. P450Hy01 sequence contained high probability amino acid matches to known Plant P450 genes and ORF with a conserved FxxGxRxCxG heme-binding domain. P450Hy01 cDNA showed 98% of homology in sequence of nucleotide as well as amino acid to 5-epi-aristolochene-1, 3-hydroxylase (5EAl, 3H) which has been isolated in tobacco cells, suggesting that P450Hy01 is prominent candidate gene for P450-enzyme encoding 5EAl, 3H in pepper cell.
Jeon, Hye Hee;Jung, Ji Young;Chun, Byung-Hee;Kim, Myoung-Dong;Baek, Seong Yeol;Moon, Ji Young;Yeo, Soo-Hwan;Jeon, Che Ok
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.4
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pp.666-674
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2016
The bacterial strains were screened as potential starters for fermenting low-salt doenjang (a Korean traditional fermented soybean paste) using Korean doenjang based on proteolytic and antipathogenic activities under 6.5-7.5% NaCl conditions. Phylogenetic analysis based on 16S rRNA gene sequences showed that they all belonged to the genus Bacillus. Proteolytic and antipathogenic activities against Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, and Aspergillus flavus, as well as fibrinolytic, amylase, and cellulase activities of the 10 strains were quantitatively evaluated. Of these, strains D2-2, JJ-D34, and D12-5 were selected, based on their activities. The functional, phenotypic, and safety-related characteristics of these three strains were additionally investigated and strains D2-2 and D12-5, which lacked antibiotic resistance, were finally selected. Strains D2-2 and D12-5 produced poly-γ-glutamic acid and showed various enzyme activities, including α-glucosidase and β-glucosidase. Growth properties of strains D2-2 and D12-5 included wide temperature and pH ranges, growth in up to 16% NaCl, and weak anaerobic growth, suggesting that they facilitate low-salt doenjang fermentation. Strains D2-2 and D12-5 were not hemolytic, carried no toxin genes, and did not produce biogenic amines. These results suggest that strains D2-2 and D12-5 can serve as appropriate starter cultures for fermenting low-salt doenjang with high quality and safety.
Objective: To investigate the effect of host genetics on gut microbial diversity, we performed a structural survey of the fecal microbiota of four purebred boar pig lines: Duroc, Landrace, Hampshire, and Yorkshire. Methods: The V3-V4 regions of the 16S rRNA genes were amplified and sequenced. Results: A total of 783 operational taxonomic units were shared by all breeds, whereas others were breed-specific. Firmicutes and Bacteroidetes dominated the majority of the fecal microbiota; Clostridia, Bacilli, and Bacteroidia were the major classes. Nine predominant genera were observed in all breeds and eight of them can produce short-chain fatty acids. Some bacteria can secrete cellulase to aid fiber digestion by the host. Butyric, isobutyric, valeric, and isovaleric acid levels were highest in Landrace pigs, whereas acetic and propionic acid were highest in the Hampshire breed. Heatmap was used to revealed breed-specific bacteria. Principal coordinate analysis of fecal bacteria revealed that the Landrace and Yorkshire breeds had high similarity and were clearly separated from the Duroc and Hampshire breeds. Conclusion: Overall, this study is the first time to compare the fecal microbiomes of four breeds of boar pig by high-throughput sequencing and to use Spearman's rank correlation to analyze competition and cooperation among the core bacteria.
Xueqin Xu;Qianqian Wang;Longyan Yang;Zhiyan Chen;Yun Zhou;Hui Feng;Peng Zhang;Jie Wang
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.8
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pp.1727-1737
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2024
The quality of tobacco is directly affected by macromolecular content, fermentation is an effective method to improve biochemical properties. In this study, we utilized CBHA (cellobiohydrolase A) glycosylase, which was expressed by Pichia pastoris, as an additive for fermentation. The contents of main chemical components of tobacco leaves after fermentation were determined, and the changes of microbial community structure and abundance in tobacco leaves during fermentation were analyzed. The relationship between chemical composition and changes in microbial composition was investigated, and the function of bacteria and fungi in fermentation was predicted to identify possible metabolic pathways. After 48 h of CBHA fermentation, the contents of starch, cellulose and total nitrogen in tobacco leaf decreased by 17.60%, 28.91% and 16.05%, respectively. The microbial community structure changed significantly, with Aspergillus abundance decreasing significantly, while Filobasidum, Cladosporium, Bullera, Komagataella, etc., increased in CBHA treated group. Soluble sugar was most affected by microbial community in tobacco leaves, which was negatively correlated with starch, cellulose and total nitrogen. During the fermentation process, the relative abundance of metabolism-related functional genes increased, and the expressions of cellulase and endopeptidase also increased. The results showed that the changes of bacterial community and dominant microbial community on tobacco leaves affected the content of chemical components in tobacco leaves, and adding CBHA for fermentation had a positive effect on improving the quality of tobacco leaves.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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