• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권6호
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• pp.707-714
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• 2023

Plant-derived insecticide-neonicotinoid insecticides (NIs) played a crucial role in the development of agriculture and food industry in recent years. Nevertheless, synthesis of these nitrogen-containing heterocyclic compounds with an effective and greener routing remains challenging especially to the notion raise of "green chemistry" and "atom economy". While bio-catalyzed methods mediated by nicotinate dehydrogenase (NDHase) then provide an alternative. The current review mainly focuses on the introduction of sources, components, structure, catalytic mechanism and applications of NDHase. Specifically, NDHase is known as nicotinic acid hydroxylase and the sources principally derived from phylum Proteobacteria. In addition, NDHase requires the participation of the electron respiratory chain system on the cell membrane. And the most important components of the electron respiratory chain are hydrogen carrier, which is mainly composed of iron-sulfur proteins (Fe-S), flavin dehydrogenase (FAD), molybdenum binding protein and cytochromes. Heterologous expression studies were hampered by the plasmid and host with high efficiency and currently only Pseudomonas entomophila L48 as well as Comamonas testosterone was successfully utilized for the expression of NDHase. Furthermore, it is speculated that the conjugate and inductive effects of the substituent group at position 3 of the substrate pyridine ring exerts a critical role in the hydroxylation reactions at position 6 concerning about the substrate molecular recognition mechanism. Finally, applications of NDHase are addressed in terms of pesticide industry and wastewater treatment. On conclusion, this critical review would not only deepen our understanding of the theory about NDHase, but also provides the guideline for future investigation of NDHase.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권4호
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• pp.533-542
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• 2023

Exo-polygalacturonase (exo-PG) hydrolyzes pectin acids and liberates mono-galacturonate, which plays an important role in juice extraction, and has rarely been reported. Exo-PG (AfumExoPG28A) from Aspergillus fumigatus belongs to the glycoside hydrolase 28 family. In this study, its gene was cloned and the protein was expressed and secreted in Pichia pastoris with a maximal activity of 4.44 U/ml. The optimal temperature and pH of AfumExoPG28A were 55℃ and 4.0, respectively. The enzyme exhibited activity over almost the entire acidic pH range (>20.0% activity at pH 2.5-6.5) and remained stable at pH 2.5-10.0 for 24 h. The K_m and V_max values of AfumExoPG28A were calculated by the substrate of polygalacturonic acid as 25.4 mg/ml and 23.6 U/mg, respectively. Addition of AfumExoPG28A (0.8 U/mg) increased the light transmittance and juice yield of plantain pulp by 11.7% and 9%, respectively. Combining AfumExoPG28A (0.8 U/mg) with an endo-PG (0.8 U/mg) from our laboratory, the enzymes increased the light transmittance and juice yield of plantain pulp by 45.7% and 10%, respectively. Thus, the enzyme's potential value in juice production was revealed by the remarkable acidic properties and catalytic activity in fruit pulp.

• Applied Biological Chemistry
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• 제48권4호
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• pp.345-351
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• 2005

난배양 미생물로부터 천연물질을 찾기 위하여 토양으로부터 직접분리 된 DNA와 cosmid vector를 이용하여 metagenomic library를 제작하고 탐색 하였다. 대장균에서 발현되는 유전자은행 초기 탐색 결과 LB배지에서 잘 자라면서 브라운 색깔을 내는 여러 개의 clone을 선발 하였다. 선발된 여러 후보 clone중 pYS85C는 돌연변이를 유도하였으며 색깔을 생산하지않는 clone 들에 대하여 염기서열을 결정 하였다. 돌연변이clone들로부터 결정된 pYS85C 염기서열 결과 아미노산이 393개이며 44.5 kDa으로 색소형성에 관여하는 4-hydroxyphenylpyruvic acid dioxygenase(HPPD) 유전자로 판명 되었다. 또한, BLAST비교 분석에서 이효소는 기존에 밝혀진 HPPD효소와 60% 정도의 identity를 보였고 C-말단에서는 많은 conserved domain이 있었다. 이러한 결과로 볼 때 천연물질을 합성 할 수 있는 유전자는 토양DNA로부터 직접 분리되어 발현될 수 있으며 이러한 기술은 새로운 물질을 찾는데 중요한 tool이 될 수 있다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제21권2호
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• pp.97-104
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• 2003

본 연구에서는 우유 앨러지의 원인물질중의 하나인 casein단백질을 생체가 알르겐 물질로 인식할 수 없는 수준의 분자로까지 분해하여 항원성을 저감시키고 또한 풍미가 좋은casein분해물을 제조하기 위하여 분해특성이 다른 효소를 사용하여 만들어진 분해물의 특성과 항원성을 조사하였다. 박테리아 효소인 Neutrase, Alcalase, Protamex, Pescalase을 처리한 casein가수분해물의 평균분자량은 1,100~2,300 dalton이었고 곰팡이 효소인 MP, Flavourzyme, LP, Promod경우에는 거의 770 ~ 1,140 dalton범위였다. 항원성 저감정도를 측정하기 위하여 토끼항casein항혈청을 이용하여 ELISA억제시험을 실시한 결과 항체결합을 50%저해하는 미분해casein단백질의 농도는 $10^{3.6}$ng/ml였다. 박테리아 효소인 Neutrase, Alcalase, Protamex, Pescalase에 의한 Casein가수분해물의 값은 각각 $10^{4.8},\;10^{5.5},\;10^{5.9},\;10^{6.1}\;ng/ml$이었고, 곰팡이 효소인 MP, Flavourzyme, LP, Promod경우에는 각각 $10^{6.3},\;10^{6.3},\;10^{6.5},\;10^{6.8}\;ng/ml$로 나타났다. 박테리아와 곰팡이효소의 조합인 Fla+prota, Pro+prota처리구에서는 $10^{7.4},\;10^{7.3}ng/ml$로 나타났다. 따라서 미분해 casein의 항원성을 1로 하면, casein분해물의 항원성은 최고 1/8,000 이하로 저하되었다. 수신피부아나피랙시스반응(PCA)을 이용한 항원성시험에서 casein으로 피하 감작할 경우 푸른색 반점이 나타났으나 효소처리구에서는 이러한 반점이 나타나지 않아 충분히 항원성이 저감화 되었음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.533-536
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• 2019

재조합 배큘로 바이러스는 배양 된 곤충 세포에서 이종 유전자를 발현하는데 널리 사용된다. 재조합 배큘로 바이러스는 광범위한 포유류 세포 유형에서 재조합 단백질의 발현을위한 유전자 전달 벡터로서 작용할 수있다. 바큘로 바이러스 시스템은 안전성, 대규모 및 높은 수준의 유전자 발현 관점에서 중요한 이점을 갖는다. 본 연구에서는 pOPINEneo-3C-GFP 벡터로부터 재구성 된 바큘로 바이러스 벡터를 사이토 메갈로 바이러스 (CMV) 프로모터, 강화 된 녹색 형광 단백질 (EGFP) 및 p53과 NcoI 및 XhoI로 재조합시켰다. 이러한 재조합 벡터를 다양한 세포 및 세포주에 감염시켰다. 이와 같이 개발 된 바큘로 바이러스 벡터는 재조합 유전자의 전이 및 발현을 통상적 인 벡터와 비교하여 분석 하였다. 이러한 결과는 바큘로 바이러스 벡터가 대조군 벡터보다 전이 및 전이에서 더 높은 효율을 갖는다는 것을 시사한다. 본 연구는 과학 기술부, 한국 정보 기술 진흥 기금 (MSIP)이 후원하는 한국 연구 재단(NRF)을 통해 중견 연구원 프로그램 (NRF-2016R1A2B4016552)을 통해 지원되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권1호
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• pp.17-25
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• 2013

메탄올 자화효모 Hansenula polymorpha에서 분비 발현이 잘 된다고 보고된 인체 혈청 알부민(human serum albumin, HSA)을 융합단편으로 사용하여 외래 재조합 단백질을 효과적으로 분비 발현할 수 있는 발현시스템을 개발하고자 하였다. 이때 조작의 용이성 및 발현 효율 제고를 위하여 전장의 HSA 뿐만 아니라 세 종류의 각기 다른 크기의 HSA 단편을 설계하여 융합단편으로 사용하였다. 즉 HSA의 N-말단으로 부터 각기 137, 172, 320, 608개 아미노산을 갖는 융합단편 HSAft (1-4)를 제작하였다. 아울러 발현되는 HSA 단편의 검출 및 분리정제를 위한 His8-tag, HSA 융합단편과 외래 단백질간의 유연성을 부여하기 위한 2조의 $Gly_4Ser_1$ linker, 융합 발현된 타겟 단백질을 HSA 단편으로부터 용이하게 분리하기 위한 담배식각바이러스 단백질분해효소(tobacco etch virus protease, Tev) 인지 서열, 타겟 단백질 유전자를 클로닝하기 위한 멀티 클로닝 사이트(multiple cloning site, MCS)서열, 그리고 타겟 재조합 단백질의 발현 검출 및 정제를 위한 Strep-tag을 포함하는 작용기 도메인을 발현카세트 기본 골격에 포함시켰다. 이렇게 구축된 4종의 HSA 융합단편 분비발현 벡터를 H. polymorpha에 형질전환한 후 각 융합단편의 발현을 조사한 결과 HSAft 단편 3, 4의 발현을 확인할 수 있었다. 녹색형광단백질 유전자 ($GFP_{uv}$)를 상기 벡터에 클로닝한 후 H. polymorpha에 도입한 결과 형질 전환체 모두에서 녹색형광단백질의 발현을 관찰 할 수 있었다. 해당 세포로부터 분비되거나 세포내에 발현되는 HSA 단편 융합 형광단백질의 발현양을 비교한 결과 HSAft 단편 4에 융합된 경우를 제외하고 나머지 경우 모두에서 세포 파쇄액과 세포 배양액 양쪽에서 해당 HSA 단편 융합 형광단백질의 발현을 확인 할 수 있었다. 한편 HSA 융합단편의 크기에 따라 자체 혹은 타겟 단백질과 융합된 형태의 단백질 분비 발현 정도가 달라지는 것은 해당 단백질의 접힘이나 단백질 분해효소에 대한 민감성 등 여러 변수에 의한 것으로 사료되며 따라서 본 연구에서 개발한 H. polymorpha용 HSA 융합단편 분비발현 시스템은 특정 외래 재조합 단백질의 효율적인 분비발현 융합단편의 선별 및 과발현 시스템 구축에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국약용작물학회지
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• 제9권2호
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• pp.156-165
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• 2001

현삼의 기내배양에서 낮은 농도의 2,4-D(0.01, 0.1mg/l) 와 TDZ(0.01, 0.1, 2.0mg/l)이 조합처리시 shoot 분화가 좋았으나, 2,4-D의 농도가 높아질수록 TDZ과 조합처리시 shoot 분화가 저조 하였다. 형질전환 확인을 위한 PCR 분석에서 선발표지 유전자로 사용되는 NPT II gene의 확인하였는데 형질전환되지 않은 식물체에서는 나타나지 않는 DNA 절편이 형질전환 식물체에서 나타났으며 kanamycin 50 mg/ l 첨가된 배지에서 선발된 식물체에서 NPT II gene(700bp)이 plant genome 안으로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 식물체의 항균활성 검정에서는 Asperigillus awamori에 대해 대조구 식물체와 같이 항균성이 없는 것으로 나타났으나 항바이러스성 단백질인 PAP가 도입된 식물체에서는 $IC_{50}$의 값이 Asperigillus awamori에 대해서 각각 $320\;{\mu}g/ml$ 과 $300{\mu}g/ml$, C. herbarum에 대해서도 $IC_{50}$ 값이 $80{\mu}g/ml,\;100{\mu}g/ml$로 높은 항균성을 나타내었다. 형질전환 식물체와 형질전환되지 않은 식물체를 대상으로 SDS-PAGE를 수행하여 본 결과 감염된 형질전환되지 않은 잎과 감염되지 않은 잎에서는 나타나지 않는 30kDa의 분자량을 가지는 새로운 band가 PAP유전자에 의하여 형질전환된 식물체에서 각각 확인되었다. Asperigillus awamori의 경우에 PAP 형질전환체의 단백질을 첨가한 경우 모두 포자가 발아가 억제 되었고 균사생장이 지연되었으며 균사가 생장되더라도 포자와 생장하는 균사가 투명하여졌으며 생장하는 균사의 굵기도 가늘어지는 특성을 나타내었다. 병원균 접종 후 생육조사에 의하면 형질전환 식물체가 초장과 지상부, 지하부의 생체 중에서 모두 형질전환 되지 않은 식물체보다 다소 높게 나타났다. Fusarium에 의한 전형적인 병징인 뿌리썩음 병과 유관속 시들음 증상이 형질전환 되지 않은 식물체에서 병징의 scale은 3.2와 3.0으로 나타나는 반면 형질전환된 식물체에서는 2.0과 2.5으로 비교적 낮게 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.205-212
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• 2008

본 연구의 목적은 위치특이적 펩타이드 및 단백질을 사용하여 재조합 대장균에서 활성형 인간 상피세포성장인자(hEGF)를 고효율로 발현할 수 있는 방법을 찾아내는 데 있다. 재조합 대장균내 cytoplasm 및 periplasm 영역에서 hEGF의 발현을 위해 각각 세개의 응합 펩타이드 및 단백질을 선정하여 상호 비교하였다. 재조합 대장균에서 hEGF의 발현유도시 대부분 불용성 단백질로 생산되는 현상을 극복하기 위해 cytoplasm영역에서는 ATS, thioredoxin, 리파제를 융합파트너로 사용하였으며 periplasm 영역에서는 foldase인 DsbA와 DsbC, 용융성 고발현 단백질인 maltose binding protein을 선택하여 사용하였다. Periplasm영역에서 발현유도를 시키는 융합단백질의 경우 cytoplasm영역에서의 발현양도 용융성 형태로 고발현 되는 것을 알 수 있었으며 전체적으로 약 2배가량의 용융성 형태로 발현되었다. hECF의 발현율을 가장 높일 수 있는 융합단백 질은 maltose binding protein이었으나 발현된 융합단백질의 24%가 불용성 단백질로 형성되어 활성형 형태로 얻는 데 한계가 있었으며, 활성형 형태로 hEGF의 발현을 위해서는 DsbA를 응합단백질로 사용한 경우에 18.1 mg/L로 가장 높은 발현농도를 보였다. Cytoplasm 영역에서 발현유도를 한 경우에는 ATS와 thioredoxin을 응합파트너로 hEGF를 발현한 경우 용융성 형태로 높은 발현율을 보였다. 특히 ATS와 같은 펩타이드를 N-말단에 융합시킨 경우 불용성을 방지하는 효과를 보여 이황화결합의 불완전성이나 소수성으로 인해 불용성 단백질로 발현되는 기존의 단백질을 활성형 형태로 발현하는데 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권2호
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• pp.95-100
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• 2007

식물성장 촉진호르몬인 auxin, 식물병원성 진균을 방제하는 siderophore 그리고 cellulase를 동시에 생산하는 PGPR균이자 생물방제균인 Bacillus licheniformis K11의 cellulase의 유전자를 PCR을 이용해 pUC18에 재조합 후 E. coli DH5${\alpha}$에 cloning하였으며, 이 형질전환 된 균주를 E. coli DH5${\alpha}$(pCW 77)라 하였다. 형질전환 균주 E. coli DH5${\alpha}$(pCW 77)는 B. licheniformis K11의 1.6kb 유전자를 포함하며, 이 cellulase는 1,479 bp, 499개의 amino acid가 암호화된 것으로 추정된다. 형질전환균주가 생산하는 cellulase(CelW)는 lac 프로모터를 이용해 발현되었으며, CMC-SDS-PAGE의 방법으로 약 55 kDa의 분자량을 확인하였다. B. licheniformis K11의 cellulase는 4종의 대표적인 Bacillus spp. 들이 생산하는 cellulase의 아미노산 배열이 97% 이상 일치하였다. CelW는 carboxymethyl-cellulose(CMC) 뿐만 아니라 불용성 섬유소인 Avicel, Filter paper(Whatman$^{\circledR}$ No. 1)는 물론이고 고추역병균 P. capsici의 건조 cell wall도 분해하였다. CMC를 기질로 60$^{\circ}C$에서 효소활성이 가장 높았으며, 최적 pH는 pH 6.0이었다. 그리고 CoCl$_2$ 또는 MnSO$_4$ 첨가시 활성이 2배 이상 증가하였지만, FeCl$_3$ 또는 HgCl$_2$ 첨가 시는 활성이 20% 이하로 떨어졌고, SDS와 sodium azide 등 여러 화학 저해제들을 첨가하여도 87% 이상의 활성을 유지하였다. 이 결과들은 B. licheniformis K11이 식물뿌리에 근권 microflora형성의 중요한 요인으로 작용할 수 있고, 생물방제력을 발휘하는 식물병원성 진균의 세포벽 분해 cellulase 기능 연구를 가능케 하여 식물병의 생물학적 방제 연구에 기초가 될 것이라 생각된다.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제54권1호
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• pp.21-29
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• 2016

The sodium hydrogen exchanger 1 (NHE1), which functions in maintaining the ratio of $Na^+$ and $H^+$ ions, is widely distributed in cell plasma membranes. It plays a prominent role in pH balancing, cell proliferation, differentiation, adhesion, and migration. However, its exact subcellular location and biological functions in Toxoplasma gondii are largely unclear. In this study, we cloned the C-terminal sequence of T. gondii NHE1 (TgNHE1) incorporating the C-terminal peptide of NHE1 (C-NHE1) into the pGEX4T-1 expression plasmid. The peptide sequence was predicted to have good antigenicity based on the information obtained from an immune epitope database. After induction of heterologous gene expression with isopropyl-b-D-thiogalactoside, the recombinant C-NHE1 protein successfully expressed in a soluble form was purified by glutathione sepharose beads as an immunogen for production of a rabbit polyclonal antiserum. The specificity of this antiserum was confirmed by western blotting and immunofluorescence. The antiserum could reduce T. gondii invasion into host cells, indicated by the decreased TgNHE1 expression in T. gondii parasites that were pre-incubated with antiserum in the process of cell entry. Furthermore, the antiserum reduced the virulence of T. gondii parasites to host cells in vitro, possibly by blocking the release of $Ca^{2+}$. In this regard, this antiserum has potential to be a valuable tool for further studies of TgNHE1.