• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권10호
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• pp.1636-1643
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• 2019

Two hydroxybenzoyl amines, 4-hydroxybenzoyl tyramine (4-HBT) and N-2-hydroxybenzoyl tryptamine (2-HBT), were synthesized using Escherichia coli. While 4-HBT was reported to demonstrate anti-atherosclerotic activity, 2-HBT showed anticonvulsant and antinociceptive activities. We introduced genes chorismate pyruvate-lyase (ubiC), tyrosine decarboxylase (TyDC), isochorismate synthase (entC), isochorismate pyruvate lyase (pchB), and tryptophan decarboxylase (TDC) for each substrate, 4-hydroxybenzoic acid (4-HBA), tyramine, 2-hydroxybenzoic acid (2-HBA), and tryptamine, respectively, in E. coli. Genes for CoA ligase (hbad) and amide formation (CaSHT and OsHCT) were also introduced to form hydroxybenzoic acid and amine conjugates. In addition, we engineered E. coli to provide increased substrates. These approaches led to the yield of 259.3 mg/l 4-HBT and 227.2 mg/l 2-HBT and could be applied to synthesize diverse bioactive hydroxybenzoyl amine conjugates.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권12호
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• pp.1595-1605
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• 2023

Dehydroquinate dehydratase (DHQD) catalyzes the conversion of 3-dehydroquinic acid (DHQ) into 3-dehydroshikimic acid in the mid stage of the shikimate pathway, which is essential for the biosynthesis of aromatic amino acids and folates. Here, we report two the crystal structures of type II DHQD (CgDHQD) derived from Corynebacterium glutamicum, which is a widely used industrial platform organism. We determined the structures for CgDHQD^WT with the citrate at a resolution of 1.80Å and CgDHQD^R19A with DHQ complexed forms at a resolution of 2.00 Å, respectively. The enzyme forms a homododecamer consisting of four trimers with three interfacial active sites. We identified the DHQ-binding site of CgDHQD and observed an unusual binding mode of citrate inhibitor in the site with a half-opened lid loop. A structural comparison of CgDHQD with a homolog derived from Streptomyces coelicolor revealed differences in the terminal regions, lid loop, and active site. Particularly, CgDHQD, including some Corynebacterium species, possesses a distinctive residue P105, which is not conserved in other DHQDs at the position near the 5-hydroxyl group of DHQ. Replacements of P105 with isoleucine and valine, conserved in other DHQDs, caused an approximately 70% decrease in the activity, but replacement of S103 with threonine (CgDHQD^S103T) caused a 10% increase in the activity. Our biochemical studies revealed the importance of key residues and enzyme kinetics for wild type and CgDHQD^S103T, explaining the effect of the variation. This structural and biochemical study provides valuable information for understanding the reaction efficiency that varies due to structural differences caused by the unique sequences of CgDHQD.

• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.278-285
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• 2016

E. coli의 PheA 단백질은 chorismate mutase and prephenate dehydratase (CMPD) 활성을 가지며 마지막 산물인 페닐알라닌에 의하여 되먹임제어가 되는 생합성 경로의 주요 조절 효소 중의 하나이다. 그러므로, 이 PheA 단백질은 필수 아미노산 중의 하나인 페닐알라닌의 대량 생산에 이용하기 위한 단백질 공학의 타겟이 될 수 있다. 이러한 목적으로 PheA 단백질의 마지막 생산물인 페닐알라닌에 의한 되먹임저해 저항성 유전자원을 선별하였다. 이 유전자의 산물인 $PheA^{FBR}$은 118번째 류신이 페닐알라닌으로 치환되었고, 기질인 prephenate에 대한 친화도가 야생주단백질과 비교하여 약 3.5배 정도 높았다. $PheA^{FBR}$은 세포내에서 축척되어져 되먹임저해를 하는 페닐알라닌 농도에서(약1 mM와 10 mM)에서도 50%와 40%의 활성을 유지 하고 있었고, 페닐알라닌 존재하에서 기질의 결합 성향이 협동적(cooperative) 모드에서 단독적(hyperbolic) 모드로 전환되었다. 이는 기존 연구와 비교해 볼 때, 이 돌연변이 부위는 이 융합기능 효소인 PheA 단백질의 새로운 조절 부위의 존재를 암시 한다. 효소 동력학적 결과는 PheA 단백질의 되먹임저해 저항성 획득이 아미노산 돌연변이에 의한 단백질 구조의 변화 유도에 의한 것으로 생각된다. 더 나아가, 본 연구에서 선별된 돌연변이 유전자는 생물전환법을 이용한 필수아미노산 생산에 산업적으로 응용 가능성이 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제35권3호
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• pp.169-176
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• 2008

SA는 천연 페놀 화합물로써 식물체가 생성하는 호르몬 중의 하나이다. SA는 특히 병저항성, 생물학적, 비생물학적 스트레스로 인해 합성이 촉진되며 식물 방어 기작을 일으킨다고 알려져 있다. 식물의 방어 기작은 바로 식물에서 얻어지는 생산량에 영향을 미치기 때문에 SA에 대한 연구가 많이 되어져 왔다. 하지만 SA를 이해하기에는 아직까지 많은 연구가 필요 되어 지고 있다. 따라서 본 연구는 애기장대에서 SA 생합성하는데 중요한 효소인 SID2가 병저항성이 강한 siz1-2 돌연변이체와 야생형에서 어떠한 조절의 차이를 보이는 지를 SID2 promoter에 의해서 조절되는 GUS와 LUC를 가진 각각의 형질전환 식물체를 통하여 관찰하였다. GUS의 발현을 GUS histochemical assay, GUS enzyme assay 그리고 LUC의 발현을 CCD 카메라를 이용한 이미지 촬영과 Luciferase enzyme assay 수행한 결과, siz1-2를 사용한 형질전환 식물체에서 야생형에 비해 발현이 높게 일어났다. 이것을 바탕으로 SA에 반응하는 유전자들의 발현이 siz1-2 돌연변이체에서는 높은 이유가 SID2의 발현이 높게 조절 받기 때문이라는 것을 SID2 promoter:GUS::LUC/siz1-2 형질전환 식물체를 통해 알 수 있었다.