To investigate the potential use of microbial heme as an iron source, recombinant Escherichia coli coexpressing ALA synthase (HemA) as well as the NADP-dependent malic enzyme (MaeB) and dicarboxylic acid transporter (DctA) were cultured. The typical red pigment extracted from the recombinant E. coli after 38 h showed highest absorbance at 407 nm, and the amount of iron in 38.4 mg of microbial heme extract derived from 6-1 fermentation broth was 4.1 mg. To determine the commercial potential of the recombinant E.coli-synthesized iron-associated heme as an iron source, mice were fed the iron-free provender with the microbial heme extract. The average body weight reduction of mice fed non-iron provender was 2.3%, whereas no detectable weight loss was evident in mice fed microbial heme addition after 15 days. The heme content of the blood from microbial heme fed mice was 4.2 mg/ml whereas that of controls was 2.4 mg/ml, which implies that the microbial heme could be available for use as an animal iron source.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.37
no.1
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pp.31-38
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2021
Purpose: The purpose of this study was to investigate effect of heme on periodontopathogens. Materials and Methods: The experiment was performed using 7 types of anaerobic bacteria present in the periodontal pocket. The bacteria were cultured using suitable medium in an anaerobic condition with or without hemin, and the growth of the bacteria was measured every 6 hours by a spectrophotometer. Results: the growth of Porphyromonas gingivalis was different only by the presence or absence of hemin. The growth of other periodontopathogens except Treponema denticola was different in a hemin concentration-dependent manner. The growth of T. denticola was interfered by hemin. Conclusion: Heme may be a factor that leads dysbiosis in the microbial ecosystem of the subgingival plaque and thereby promote a periodontitis-causing environment.
Microbial populations of total aerobic bacteria and coliforming bacteria, TBA, Hunter's color value, heme pigments, muscle protein solubility, cooking loss and shear force were investigated fro evaluating the shelf life of chicken legs gamma-irradiated at doses of 1, 3, 5 and 10 kGy with air-contained and vacuum-packaged methods. The initial microbial populations decreased with gamma irradiation depending upon the dose, and microorganisms in the vacuum-packaged samples were inhibited more than those in the air-contained samples. Hunter's L and a values of the surface and inside of the legs increased by gamma irradiation, showing a bright red color and the red color was maintained during the storage of both samples. The concentrations of oxymyoglobin among the heme pigments increased by gamma irradiation. Muscle protein solubility slightly increased by increasing the applied dose. There were no significant differences in the cooking loss and shear force values. In conclusion, the combination of gamma irradiation and vacuum-packaging could extend the shelf life of chilled chicken without deterioration of the quality.
Cytochrome P450 enzymes (P450s) are involved in the synthesis of a wide variety of valuable products and in the degradation of numerous toxic compounds. The P450 BM3 (CYP102A1) from Bacillus megaterium was the first P450 discovered to be fused to its redox partner, a mammalian-like diflavin reductase. Here, we report the development of a whole-cell biocatalyst using ice-nucleation protein (Inp) from Pseudomonas syringae to display a hemeand diflavin-containing oxidoreductase, P450 BM3 (a single, 119-kDa polypeptide with domains of both an oxygenase and a reductase) on the surface of Escherichia coli. The surface localization and functionality of the fusion protein containing P450 BM3 were verified by flow cytometry and measurement of enzymatic activities. The results of this study comprise the first report of microbial cell-surface display of a heme- and diflavin-containing enzyme. This system should allow us to select and develop oxidoreductases containing heme and/or flavins into practically useful whole-cell biocatalysts for extensive biotechnological applications, including selective synthesis of new chemicals and pharmaceuticals, bioconversion, bioremediation, live vaccine development, and biochip development.
The mechanically deboned chicken meat(MDCM) has several limits in using for in using for in processed meat products as a main material because of poor color and textural properties, chance of microbial contamination and lipid oxidation. There has been a growing interest all over world in the application of MDCM to the surimi process. The surimi made from MDCM contains a high concentration of myofibrillar protein since this processing involves repeated washing processes with an aqueous solution in order to remove heme pigments, fat and other undesirable substances. The quality of the surimi made from MDCM is affected by various processing factors, such as kinds of wash solution, ion strength, washing cycle, temperature, pH changes, composition, part of muscle, particle size, and rigor state etc. A number of researchers havee investigated the effect of the various washing conditions on the properties of surimi gels. A fuller information of all the factors affecting surimi processing and gel formation by heat-induced gelation has not been known yet.
Zanthoxylum Peel is widely used as a common spice for a variety of foods. In the orient, it has also been used as traditional agents for treating diseases such as indigestion. Recently, Zanthoxylum Peel has been reported to have anti-cancer activity, anti-microbial activity, and anti-inflammatory activity. Chemical components are known sanshool compounds and xanthoxylin. In this study, we were carried out to investigate the constituents of inhibiting a drug metabolizing enzyme CYP3A4 from Zanthoxylum Peel. CYP3A4 is known as an enzyme involved in drug metabolism as monooxygenase containing the heme. As a result of experiment, we found that bergapten ($IC_{50}=18.21{\mu}M$) and quercetin ($IC_{50}=17.27{\mu}M$) isolated from EtOAc extract of Zanthoxylum Peel showed remarkable CYP3A4-inhibiting activities. Structures of the isolated active compounds were established by chemical and spectroscopic means.
For microbial production of acetaminophen, a popular analgesic-antipyretic from aniline, we screened various fungi and bacteria. And we succeeded to some extents in acetaminophen production by successful protoplast fusion between S. lividans and S. globisporus and also between S. rimosus and S. aureofaciens. However, more fertile results might be brought via performing the cloning of acetanilide p-hydroxylation genes of Streptomyces in yeast. This study was initiated to determine whether the acetanilide p-hydroxylase of Streptomyces is cytochrome P-450 species or non-heme iron protein species. The p-hydroxylationactivity on acetanilide in S. aureofaciens ATCC 10762 was found to be unstable on exposing to the air. However, 100,000xg supernatant of the cell free extracts which were prepared in $N_2$ atmosphere showed the p-hydroxylation activity. Characteristic absorption peak of cytochrome P-450 after reduction with dithionite and addition of CO was not observed in the region of 450nm. Moreover, metyrapone and 2, 6-dichloroindophenol did not affect this enzyme activity, but sodium azide, sodium cyanide, cupric sulfate, cadmium chloride, ${\alpha}$, ${\alpha}'-dipyridyl$, and o-phenanthroline reduced p-hydroxylase activity considerably. S. fradiae NRRL 2702 was shown to have strong p-hydroxylation activity in intact cells. This activity disappeared in its cell free extracts. In its 100,000xg supernatant, however, characteristic absorption peak of cytochrome P-450 after reduction with dithionite and addition of CO was observed at 446nm. Thus, the results herein presented suggest that acetanilide p-hydroxylase of Streptomyces aureofaciens is not related to cytochrome P-450 and may include non-heme iron protein for its activity. However, it is not clear whether acetanilide p-hydroxylase in S. fradiae belongs to the same category of S. aureofaciens.
A metagenome is a unique resource to search for novel microbial enzymes from the unculturable microorganisms in soil. A forest soil metagenomic library using a fosmid and soil microbial DNA from Gwangneung forest, Korea, was constructed in Escherichia coli and screened to select lipolytic genes. A total of seven unique lipolytic clones were selected by screening of the 31,000-member forest soil metagenome library based on tributyrin hydrolysis. The ORFs for lipolytic activity were subcloned in a high copy number plasmid by screening the secondary shortgun libraries from the seven clones. Since the lipolytic enzymes were well secreted in E. coli into the culture broth, the lipolytic activity of the subclones was confirmed by the hydrolysis of p-nitrophenyl butyrate using culture supernatant. Deduced amino acid sequence analysis of the identified ORFs for lipolytic activity revealed that 4 genes encode hormone-sensitive lipase (HSL) in lipase family IV. Phylogenetic analysis indicated that 4 proteins were clustered with HSL in the database and other metagenomic HSLs. The other 2 genes and 1 gene encode non-heme peroxidase-like enzymes of lipase family V and a GDSL family esterase/lipase in family II, respectively. The gene for the GDSL enzyme is the first description of the enzyme from metagenomic screening.
Microcystis blooms threaten ecosystem function and cause substantial economic losses. Microorganismbased methods, mainly using cyanobactericidal bacteria, are considered one of the most ecologically sound methods to control Microcystis blooms. This study focused on gaining genomic insights into Paucibacter aquatile DH15 that exhibited excellent cyanobactericidal effects against Microcystis. Additionally, a pan-genome analysis of the genus Paucibacter was conducted to enhance our understanding of the ecophysiological significance of this genus. Based on phylogenomic analyses, strain DH15 was classified as a member of the species Paucibacter aquatile. The genome analysis supported that strain DH15 can effectively destroy Microcystis, possibly due to the specific genes involved in the flagellar synthesis, cell wall degradation, and the production of cyanobactericidal compounds. The pan-genome analysis revealed the diversity and adaptability of the genus Paucibacter, highlighting its potential to absorb external genetic elements. Paucibacter species were anticipated to play a vital role in the ecosystem by potentially providing essential nutrients, such as vitamins B7, B12, and heme, to auxotrophic microbial groups. Overall, our findings contribute to understanding the molecular mechanisms underlying the action of cyanobactericidal bacteria against Microcystis and shed light on the ecological significance of the genus Paucibacter.
Objectives : The use of natural products with therapeutic properties is as ancient as human civilisation and, for a long time, mineral, plant and animal products were the main sources of drugs. Catalposide, the major iridoid glycoside isolated from the stem bark of Catalpa ovata G. Don (Bignoniceae) has been shown to possess anti-microbial and anti-tumoral properties. Heme oxygenase-1 (HO-1) is a stress response protein and is known to play a protective role against the oxidative injury. In this study, we examined whether catalposide could protect Neuro 2A cells, a kind of neuronal cell lines, from oxidative damage through the induction of HO-1 protein expression and HO activity. We also examined the effects of catalposide on the productions of tumor necrosis $factor-{\alpha}\;(TNF-{\alpha})$ and nitric oxide (NO) on RAW 264.7 macrophages activated with the endotoxin lipopolysaccharide. Methods : HO-1 expression in Neuro 2A cells was measured by Western blotting analysis. NO and $TNF--{\alpha}$ produced by RAW 264.7 macrophage were measured by Griess reagent and enzyme-linked immunosorbent assay, respectively. Results : The treatment of the cells with catalposide resulted in dose- and time-dependent up-regulations of both HO-1 protein expression and HO activity. Catalposide protected the cells from hydrogen peroxide-induced cell death. The protective effect of catalposide on hydrogen peroxide-induced cell death was abrogated by zinc protoporphyrin IX, a HO inhibitor. Additional experiments revealed the involvement of CO in the cytoprotective effect of catalposide-induced HO-1. In addition, catalposide inhibited the productions of $TNF--{\alpha}$ and NO with significant decreases in mRNA levels of $TNF--{\alpha}$ and inducible NO synthase. Conclusions : Our results indicate that catalposide is a potent inducer of HO-1 and HO-1 induction is responsible for the catalposide-mediated cytoprotection against oxidative damage and that catalposide may have therapeutic potential in the control of inflammatory disorders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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