Bacillus cereus에서 유래한 Lactate Dehydrogenase 동질효소 유전자의 대장균 내 발현 및 효소특성 규명

장명운,박정미,이홍균,이소라,김태집,Jang, Myoung-Uoon,Park, Jung-Mi,Lee, Hong-Gyun,Lee, So-Ra,Kim, Tae-Jip 한국미생물학회 2010 미생물학회지 Vol.46 No.2

Lactate dehydrogenases (LDHs)는 세포 내의 생화학적 대사경로에서 중요한 역할을 담당하는 효소로서 오랜 동안 많은 관심을 받았다. 본 연구에서는 다양한 미생물 genome database의 탐색을 통해 Bacillus cereus ATCC 14579 genome으로부터 LDH로 추정되는 3종의 유전자를 발견하고, 대장균에서 클로닝 및 대량 발현하였다. 모든 BcLDH 동질효소들의 상동부위 아미노산 잔기 대부분이 기존의 $NAD^+$-의존형 LDH와 높은 상동성을 보였다. 한편 314개의 아미노산으로 이루어진 BcLDH1과 2는 86%의 서열 상동성을 보였으나, BcLDH3와는 49%의 상동성을 나타냈다. 흥미롭게도 BcLDH1만이 $NAD^+$ 조효소 존재 하에서 L-lactate와 pyruvate 간의 상호전환 활성을 나타냈으며, 그 외의 동질효소들은 거의 활성을 보이지 않았다. 결론적으로 BcLDH1은 전형적인 $NAD^+$-의존형이며, L-lactate에 특이적인 dehydrogenase 효소임을 확인하였다. Lactate dehydrogenases (LDHs) have been highly focused for long time, due to their important roles in biochemical and metabolic pathways of cells. On the basis of genome-wide searching results, three putative LDH genes from Bacillus cereus ATCC 14579 genome have been PCR-amplified, cloned, and well-expressed in E. coli. All three BcLDH isozymes are supposed to share highly conserved catalytic amino acid residues in common $NAD^+$-dependent LDHs. Meanwhile, BcLDH1 consisting of 314 amino acids shares 86 and 49% of identities with BcLDH2 and 3, respectively. Interestingly, only BcLDH1 showed the converting activities between L-lactate and pyruvate in the presence of $NAD^+$ coenzyme, while the other isozymes are likely to have almost no activity. As a result, it was revealed that BcLDH1 can be a typical $NAD^+$-dependent L-lactate-specific dehydrogenase.

Salmonella typhimurium에서 유래한 Mannitol Dehydrogenase 유전자의 대장균 내 발현 및 효소특성 규명

장명운,박정미,김민정,강정현,이소원,김태집,Jang, Myoung-Uoon,Park, Jung-Mi,Kim, Min-Jeong,Kang, Jung-Hyun,Lee, So-Won,Kim, Tae-Jip 한국미생물학회 2012 미생물학회지 Vol.48 No.2

Salmonella typhimurium LT2 (KCTC 2421)로부터 mannitol dehydrogenase (StMDH)로 추정되는 유전자를 클로닝하고, 대장균에서 대량 발현하였다. 이 유전자는 488개의 아미노산 서열(약 54 kDa)을 암호화하는 1,467 bp의 염기로 구성되며, 이미 보고된 long-chain dehydrogenase/ reductase (LDR) 계열 효소들과 약 36%의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. 재조합 StMDH의 최적 반응온도는 $30^{\circ}C$이며, pH 5.0의 조건에서 최대의 D-fructose 환원활성, 그리고 pH 10.0에서 최대의 D-mannitol 산화활성을 보인다. 반면에 glucose, galactose, xylose, arabinose 등의 기질에 대해서는 활성을 보이지 않았다. 이 효소는 $NAD^+$/NADH 존재 하에서만 산화 환원 활성을 가지며, $NADP^+$/NADPH는 조효소로 이용하지 못하였다. 결론적으로 StMDH는 전형적인 $NAD^+$/NADH 의존형의 mannitol dehydrogenase (EC 1.1.1.67)임을 확인하였다. A mannitol dehydrogenase (StMDH) gene was cloned from Salmonella typhimurium LT2 (KCTC 2421) and overexpressed in Escherichia coli. It has a 1,467 bp open reading frame encoding 488 amino acids with deduced molecular mass of 54 kDa, which shares approximately 36% of amino acid identity with known long-chain dehydrogenase/reductatse (LDR) family enzymes. The recombinant StMDH showed the highest activity at $30^{\circ}C$, and pH 5.0 and 10.0 for D-fructose reduction and D-mannitol oxidation, respectively. On the contrary, it has no activity on glucose, galactose, xylose, and arabinose. StMDH can catalyze the oxidative/reductive reactions between D-fructose and D-mannitol only in the presence of $NAD^+$/NADH as coenzymes. These results indicate that StMDH is a typical $NAD^+$/NADH-dependent mannitol dehydrogenase (E.C. 1.1.1.67).

중국 여성학 발전에 관한 재검토

장명운 명지대학교 여성·가족생활연구소 2007 여성가족생활연구 Vol.11 No.-

중국 여성학은 여성 연구에 기초하여 발전한 것이며 여성이 대학에 진입하고 여성학 연구 성과가 대학 강의 내용에 포함되면서부터 더 큰 발전을 가져오게 되었다. "95" 세계 여성대회는 중국 여성 연구와 여성학 발전에 새로운 계기를 마련해 주었다. 10여 년간의 연구 성과가 증명해주듯이 여성학 발전은 중요한 교육의의와 학술가치가 있다. 대학에서 여성학 교육을 보편화해야 한다는 것은 이미 의심할바 없는 사실이다. 그러나 중국 여성학 발전 현황은 그리 낙관적이지 못하다. 나는 작년에 "여성학 발전-고등교육 현대화의 필연적 선택"이라는 제목의 논문을 《여성연구논총》2005년 제2기에 발표한 적이 있다. 본문은 그 논문에 이어 여성학 발전 현황, 학과 특징과 중국 여성학 발전에 영향주는 주요 인소 등 세 개면에서 좀 더 깊이 연구해 보려고 한다. 中国女性学是在女性研究的基础上发展起来的, 并在女性硏究进入大学, 硏究成果进入课堂后有了长足的发展。 "95" 世妇会为中國女性硏究、 女性学发展提供了新的契机。 10年来的实踐充分证明发展女性学不仅具有重要的教育意义、 而且具有重大学术价值, 女性学教育应该在大学普遍开展, 巳成为不争的事实。 然而中国女性学发展的现状并不令人十分乐观。 我在去年曾以 "发展女性学--高等教育现代化的必然选择" 为题目在 《妇女研究论丛》 2005年第2期上发表过一篇文章。 在此基础上, 本文从女性学发展现状、 学科持点和影响中国女性学发展的主要因素等三个方面做进一步探讨。

Streptococcus pyogenes 유래 cyclomaltodextrinase 유전자의 발현 및 효소 특성

장명운,강혜정,정창구,오규원,이은희,손병삼,김태집,Jang, Myoung-Uoon,Kang, Hye-Jeong,Jeong, Chang-Ku,Oh, Gyo Won,Lee, Eun-Hee,Son, Byung Sam,Kim, Tae-Jip 한국미생물학회 2017 미생물학회지 Vol.53 No.3

Streptococcus pyogenes ATCC 700294 유전체로부터 cyclomaltodextrinase (SPCD)로 예상되는 유전자를 발견하였다. SPCD는 총 567개의 아미노산으로 이루어진 66.8 kDa의 효소이며, 기존에 알려진 CDase 계열 효소들과 37% 미만의 아미노산 서열 상동성을 가진다. 본 연구에서는 SPCD 유전자를 클로닝하였으며, 대장균 내에서 카복시 말단에 6개의 histidine 잔기가 결합된 dimer 형태로 발현 및 정제되었다. SPCD는 pH 7.5, $45^{\circ}C$의 반응조건에서 최대의 활성을 나타내었으며, ${\beta}$-cyclodextrin, starch, maltotriose를 기질로 반응하여 maltose를 주산물로 생성하였다. 또한 pullulan을 panose 단위로 분해하며, acarbose를 glucose와 acarviosine-glucose로 가수분해하는 CDase 계열의 효소로 확인되었다. 그러나, SPCD는 다른 효소에 비해 저분자 소당류인 ${\beta}$-cyclodextrin에 대한 활성이 매우 높고, starch 및 pullulan과 같은 고분자 기질에 대해 매우 낮은 활성을 보였다. 또한 maltotriose 분해 활성이 매우 낮은 반면 acarbose에 대해 상대적으로 높은 가수분해 활성을 가지나, 당전이 활성은 매우 낮아 다른 CDase 계열 효소들과 구별된다. A cyclomaltodextrinase (SPCD) gene was cloned from Streptococcus pyogenes ATCC 700294. Its open reading frame consists of 567 amino acids (66.8 kDa), which shows less than 37% of amino acid sequence identity with the other CDase-family enzymes. The homo-dimeric SPCD with C-terminal six-histidines was expressed and purified from Escherichia coli. It showed the highest activity at pH 7.5 and $45^{\circ}C$, respectively. SPCD has the broad substrate specificities against ${\beta}$-cyclodextrin, starch, and maltotriose to produce mainly maltose, whereas it hydrolyzes pullulan to panose. It can also catalyze the hydrolysis of acarbose to glucose and acarviosine-glucose. Interestingly, it showed much higher activity on ${\beta}$-cyclodextrin and acarbose than that on starch, pullulan, or maltotriose, which makes SPCD distinguished from common CDase-family enzymes. Although SPCD has significantly high acarbose-hydrolyzing activity, it showed negligible transglycosylation activity.

Functional expression and enzymatic characterization of Lactobacillus plantarum cyclomaltodextrinase catalyzing novel acarbose hydrolysis

장명운,강혜정,정창구,강예원,박지은,김태집 한국미생물학회 2018 The journal of microbiology Vol.56 No.2

Cyclomaltodextrinases (CDases) belong to Glycoside Hydrolases (GH) family 13, which show versatile hydrolyzing and/or transglycosylation activity against cyclodextrin (CD), starch, and pullulan. Especially, some CDases have been reported to hydrolyze acarbose, a potent α-glucosidase inhibitor, and transfer the resulting acarviosine-glucose to various acceptors. In this study, a novel CDase (LPCD) gene was cloned from Lactobacillus plantarum WCFS1, which encodes 574 amino acids (64.6 kDa) and shares less than 44% of identities with the known CDase-family enzymes. Recombinant LPCD with C-terminal six-histidines was produced and purified from Escherichia coli. It showed the highest activity on β-CD at 45°C and pH 5.0, respectively. Gel permeation chromatography analysis revealed that LPCD exists as a dodecameric form (~826 kDa). Its hydrolyzing activity on β- CD is almost same as that on starch, whereas it can hardly attack pullulan. Most interestingly, LPCD catalyzed the unique modes of action in acarbose hydrolysis to produce maltose and acarviosine, as well as to glucose and acarviosineglucose.

Sinorhizobium meliloti 유래 Mannitol Dehydrogenase 유전자의 클로닝 및 대장균 내 발현과 효소특성 규명

장명운 ( Myoung Uoon Jang ),박정미 ( Jung Mi Park ),김민정 ( Min Jeong Kim ),이소원 ( So Won Lee ),강정현 ( Jung Hyun Kang ),김태집 ( Tae Jip Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.2

Sinorhizobium meliloti 1021 (KCTC 2353) 유전체로부터 mannitol dehydrogenase (SmMDH)로 추정되는 유전자를 클로닝하고, 대장균에서 대량 발현하였다. 이 유전자는 494개의 아미노산(약 54 kDa)을 암호화하는 1,485 bp의 염기로 구성되며, 기존에 보고된 long-chain dehydrogenase/reductase 계열 MDH 효소들과 약 35-55%의 아미노산 서열상동성을 나타내었다. 재조합 SmMDH의 최적 반응온도는 40oC이며, pH 7.0의 조건에서 최대의 D-fructose 환원활성, 그리고 pH 9.0에서 최대의 D-mannitol 산화활성을 보였다. 특히, 이 효소는 NAD+/NADH 조효소의 존재 하에서 산화· 환원 활성을 나타내며, NADP+/NADPH는 조효소로 이용하지 못하였다. 결론적으로 SmMDH는 전형적인 NAD+/NADH-의존형 mannitol dehydrogenase (EC 1.1.1.67)임을 확인하였다. A mannitol dehydrogenase (MDH; EC 1.1.1.67) gene was cloned from the Sinorhizobium meliloti 1021 (KCTC 2353) genome and expressed in Escherichia coli. It was seen to have an open reading frame consisting of 1,485 bp encoding 494 amino acids (about 54 kDa), which shares approximately 35-55% of amino acid sequence identity with some known long chain dehydrogenase/ reductase family enzymes. The recombinant S. meliloti MDH (SmMDH) showed the highest activity at 40oC, and pH 7.0 (D-fructose reduction) and pH 9.0 (D-mannitol oxidation), respectively. SmMDH could catalyze the oxidative/reductive reactions between D-mannitol and D-fructose in the presence of NAD+/NADH as a coenzyme, but not with NADP+/NADPH. These results indicate that SmMDH is a typical NAD+/NADH-dependent mannitol dehydrogenase.

Listeria innocua 유래 cyclomaltodextrinase의 유전자 클러스터 구조 및 효소 특성

장명운 ( Myoung Uoon Jang ),정창구 ( Chang Ku Jeong ),강혜정 ( Hye Jeong Kang ),김민정 ( Min Jeong Kim ),이민재 ( Min Jae Lee ),손병삼 ( Byung Sam Son ),김태집 ( Tae Jip Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2016 한국미생물·생명공학회지 Vol.44 No.3

Listeria innocua ATCC 33090 유전체로부터 maltose/ maltodextrin 이용과 관련한 유전자 클러스터를 발견하였으며, 그로부터 cyclomaltodextrinase (LICD)로 예상되는 유전자를 클로닝하고, 대장균 내에서 발현하였다. LICD는 총 591개의 아미노산으로 이루어진 68.6 kDa 크기의 효소이며, 일반적인 CDase 계열 효소들과 39-58%의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. 재조합 LICD는 37℃, pH 7.0의 조건에서 최대 활성을 나타내었으며, cyclodextrin, starch, maltotriose 에 작용하여 주로 maltose를 생성하였다. 또한 pullulan을 분해하여 panose를, 그리고 acarbose를 분해하여 glucose와 acarviosine-glucose를 생성하는 전형적인 CDase 계열 효소임을 확인하였다. 그러나, starch 및 pullulan과 같은 고분자기질 대비 cyclodextrin 및 maltotriose의 저분자 소당류에 대해 상대적으로 높은 활성을 나타내며, acarbose 분해 활성이 매우 낮아 다른 효소들과 차별성을 가진다. 또한 LICD는 acarbose 공여체를 가수분해하여 수용체에 전이하는 당전이 활성을 보였다. A putative cyclomaltodextrinase gene (licd) was found from the genome of Listeria innocua ATCC 33090. The licd gene is located in the gene cluster involved in maltose/maltodextrin utilization, which consists of various genes encoding maltose phosphorylase and sugar ABC transporters. The structural gene encodes 591 amino acids with a predicted molecular mass of 68.6 kDa, which shares less than 58% of amino acid sequence identity with other known CDase family enzymes. The licd gene was cloned, and the dimeric enzyme with C-terminal six-histidines was successfully produced and purified from recombinant Escherichia coli. The enzyme showed the highest activity at pH 7.0 and 37℃. licd could hydrolyze β cyclodextrin, starch, and maltotriose to mainly maltose, and it cleaved pullulan to panose. It could also catalyze the hydrolysis of acarbose to glucose and acarviosine-glucose. In particular, it showed significantly higher activity towards β-cyclodextrin and maltotriose than towards starch and acarbose. licd also showed transglycosylation activity, producing α-(1,6)- and/or α-(1,3)-linked transfer products from the acarbose donor and α-methyl glucopyranoside acceptor.

발효 가스 조절에 의한 수출용 배추김치의 품질특성 변화

장명운, 이홍균, 이소라, 한덕만, 신희창, 김연미, 유민, 한남수, 김태집 충북대학교 농업과학기술연구소 2013 農業科學硏究 Vol.29 No.3

본문참고

Bacillus halodurans에서 유래한 L-Lactate dehydrogenase 유전자의 클로닝 및 대량발현

장명운, 김태집 忠北大學校 農業科學硏究所 2008 農業科學硏究 Vol.24 No.-

-본문 참고-

Lactococcus lactis subsp. lactis 유래 cyclomaltodextrinase 유전자의 대장균 내 발현 및 효소 특성

장명운 ( Myoung Uoon Jang ),강혜정 ( Hye Jeong Kang ),정창구 ( Chang Ku Jeong ),박정미 ( Jung Mi Park ),이아름 ( Ah Rum Yi ),강정현 ( Jung Hyun Kang ),이소원 ( So Won Lee ),김태집 ( Tae Jip Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.4

본 연구에서 584개의 아미노산(68.7 kDa)으로 구성된 cyclomaltodextrinase (LLCD)의 유전자를 Lactococcus lactis subsp. lactis KCTC 3769 (ATCC 19435)로부터 클로닝하였다. LLCD는 일반적인 CDase 계열 효소들과 약 40% 전후의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. C-말단에 6개의 히스티딘 잔기를 가진 재조합 효소는 dimer의 형태로 대장균에서 발현되고 정제되었다. LLCD는 pH 7.0 및 37oC에서 최대의 β-CD 가수분해 활성을 나타내었다. 특히, 이 효소는 starch 및 pullulan에 대해 극히 낮은 활성을 보였으나, 반면에 CD에 대한 가수분해 활성은 starch에 비해 약 80배 이상 높았다. 이처럼 높은 CD에 대한 활성을 근거로 LLCD는 CDase 계열 효소로 분류될 수 있으나, starch, pullulan, 그리고 acarbose에 대한 매우 낮은 활성은 다른 유사효소와 비교하여 차별화되는 특징이다. A putative cyclomaltodextrinase (LLCD) gene was cloned from the genome of Lactococcus lactis subsp. lactis KCTC 3769 (ATCC 19435), which encodes 584 amino acids with the predicted molecular mass of 68.7 kDa. KCTC 3769 shares approximately 40% of amino acid sequence identity with the CDase-family of enzymes. The dimeric enzyme with C-terminal six-histidines was heterologously expressed and purified from recombinant E. coli. LLCD showed the highest activity against β- cyclodextrin (CD) at pH 7.0 and 37oC. In particular, LLCD exhibited extremely low activity against starch and pullulan, while its CD-hydrolyzing activity was about 80 times higher than starch. Due to its much higher activity on CD over starch, LLCD has been identified as a member of CDases. However, LLCD can be distinguished from the other common CDases on the basis of its extremely low hydrolyzing activity against starch, pullulan, and acarbose.