Regulation of Photosynthesis Genes (puf, puc, puhA, bchC, bchE, bchF, and bchI) in Rhodobacter sphaeroides

고인정,김용진,이진목,신선주,오정일,Ko, In-Jeong,Kim, Yong-Jin,Lee, Jin-Mok,Shin, Sun-Joo,Oh, Jeong-Il Korean Society of Life Science 2006 생명과학회지 Vol.16 No.4

본 연구에서는 lacZ transcriptional fusion plasmid를 이용하여 광합성 세균인 Rhodobacter sphaeroides에서의 7가지 광합성유전자 (puf, puc, puhA, bchC, bchE, bchF, bchI) 발현의 경향과 조절을 조사하였다. R. sphaeroides에서 puhA와 bchI를 제외한 모든 광합성유전자들이 호기적 조건과 비교했을 때 혐기적 조건에서 더욱 강하게 발현되었다. puhA 유전자는 bchFNBHLM-RSP0290과 operon을 형성하며, bchI 유전자는 crtA와 operon을 이루는 것으로 나타났다. 광합성 조건에서 자란 R. sphaeroides의 puf, puc, bchCXYZ operon의 발현은 빛의 세기에 비례하는 반면, bchFNBHLM(RSP0290 puhA) operon의 발현은 빛의 세기에 반비례 하였다. bchEJG의 발현은 $10\;W/m^2$의 빛이 조사된 광합성 조건에서 제일 낮았으며, $100\;W/m^2$의 빛의 광합성 조건에서 가장 높았다. R. sphaeroides의 산소인지와 빛 인지에 관련된 세 가지 주요 조절기작에 의한 광합성유전자 조절은 다음과 같다. puf와 bchC는 PpsR repressor와 PrrBA two-component system에 의해 조절된다. 그리고 puc operon은 PpsR, FnrL, PrrBA system에 의해 조절된다. bchE의 발현은 FnrL과 PrrBA system에 의해 조절되는 반면, bchF는 오로지 PpsR에 의해서만 조절된다. PpsR repressor는 강한 세기의 빛 조건에서 bchf 발현억제의 원인이 되며, FnrL은 그 자체가 산소를 인지하는 기능 이외에도 세포질의 산화/환원 상태의 인지에 관련될 것으로 보인다. Here we examined the expression patterns and regulation of seven photosynthesis (PS) genes (puf, puc, puhA, bchC, bchE, bchF, and bchI) in the anoxygenic photosynthetic bacterium, Rhodobacter sphaeroides, based on lacZ reporter gene assay. Expression of the tested PS genes, except puhA and bchI, were strongly induced in R. sphaeroides grown under anaerobic conditions relative to that under aerobic conditions. The puhA and bchI genes appear to form the operons together with bchFNBHLM-RSP0290 and crtA, respectively. Expression of the puf, puc, and bchCXYZ operons in R. sphaeroides grown photosynthetically was proportional to the incident light intensity, whereas that of bchFNBHLM(RSP0290-puhA) was inversely related to light intensity. Expression of bchEJG was lowest under medium-light photosynthetic conditions $(10\;W/m^2)$ and highest under high light conditions $(100\;W/m^2)$. The regulation of PS genes by the three major regulatory systems involved in oxygen- and light-sensing in R. sphaeroides is as following: puf and bchC are regulated by both the PpsR repressor and the PrrBA two-component system. The puc operon is under control of PpsR, FnrL, and PrrBA system. Expression of bchE is controlled by FnrL and PrrBA two-component system, whereas bchF is regulated exclusively by PpsR. It was demonstrated that the PpsR repressor is responsible for high-light repression of bchF and that FnrL might be involved in perceiving the cellular redox state in addition to sensing $O_2$ itself.

국외 교수-학습이론 연구의 최근 동향에 관한 연구 : 미국과 영국의 연구(1980년-1994년)을 중심으로

고인정,김민희,김은영,김정선,이윤주,홍영주 이화여자대학교 대학원 1995 硏究論叢 Vol.28 No.-

혼합동기 상황에서 경쟁/협동과 조절과제 수행상황에 따른 자기-조절 효과성

고인정,최훈석 한국사회및성격심리학회 2010 한국심리학회지 사회 및 성격 Vol.24 No.2

The present study investigated how cooperation or competition in a mixed-motive setting affects subsequent self-regulatory performance of individuals. In so doing, the authors predicted that an individual's choice behavior in a previous mixed-motive setting (cooperation vs. competition) would have an impact upon his/her subsequent self-regulatory performance depending on the nature of the subsequent task setting. They also predicted that the presumed interaction effect would be moderated by individuals' social value orientation. Participants first performed the Ultimatum Game during which they repeatedly cooperated or competed. Participants were then given a second regulatory task which was presented as either a group task or an individual task. The main dependent variable was the level of performance on the second regulatory task. Results revealed a 3-way interaction effect. Specifically, cooperators who had competed during the Ultimatum Game performed better in the group task condition than in the individual task condition. They also reported higher levels of psychological discomfort associated with their competitive behavior in the Ultimatum Game. Interestingly, cooperators who had cooperated during the ultimatum game performed better in the individual task condition than in the group task condition. In contrast, competitors who had cooperated during the Ultimatum Game showed poor performance regardless of the nature of the second task. In addition, they performed poorly in the group task condition compared to the individual task condition. These results were discussed in light of ego-depletion in self-regulatory behavior. Implications of the study and suggestions for future direction are also discussed. 사회적 상호작용 장면에서 협동 및 경쟁 선택을 수반하는 선행 자기-조절 경험이 후속 자기-조절 수행에 미치는 영향을 실험을 통해 검증하였다. 참가자들은 최후통첩게임에서 자신의 사회적 가치지향성에 부합하지 않는 방향으로 선택 행동을 취한 다음 후속 조절 과제를 집단 과제 혹은 개인 과제로 수행했다. 참가자들의 사회적 가치지향성은 분배 게임(Van Lange, Otten, De Bruin, & Joireman, 1997)에서의 선택에 따라서 협동주의자 또는 경쟁주의자로 구분하였다. 연구 결과 사회적 가치지향성과 선행 조절과제에서의 선택행동, 그리고 후속 조절과제 수행상황 간의 3원 상호작용효과가 유의했다. 협동주의자들은 선행 조절 과제에서 경쟁 선택을 취한 후에 후속 조절 과제를 집단 과제로 수행했을 때 개인 과제로 수행했을 때보다 수행이 우수했다. 반면 협동주의자들은 선행 조절 과제에서 협동을 선택한 후 개인 과제 상황보다 집단 과제 상황에서 후속 과제 수행이 저조했다. 경쟁주의자들의 경우에는 선행 조절과제에서 경쟁을 선택한 조건보다 협동을 선택한 조건에서 후속 과제 수행 상황에 관계없이 모두 수행이 저조하였다. 또한, 선행 조절 과제에서 경쟁을 선택한 경쟁주의자들은 후속 조절 과제를 개인 과제로 수행했을 때보다 집단 과제로 수행했을 때 수행이 저조했다. 본 연구 결과를 자기-조절 강도 모형과 비교하여 논의하였으며, 연구의 의의 및 장래 연구의 방향을 논의하였다.

성조숙증 치료제 Leuprorelin Acetate 1차 투여 후 발생한 약물과민반응

고인정(In Jeong Ko),양은석(Eun Seok Yang) 조선대학교 의학연구원 2023 The Medical Journal of Chosun University Vol.48 No.1

Gonadotropin-releasing hormone analogues are the treatment of choice for idiopathic central precocious puberty. Few reports of drug hypersensitivity reactions due to this treatment are reported in the current literature, mostly after repeated exposure to the medicine. As the prevalence of central precocious puberty has increased significantly in children in Korea, we believe that we need to be careful about the side effects of this medicine. In particular, it is necessary to know exactly about anaphylaxis among immediate drug hypersensitivity reactions and treat it immediately. We report a case of drug hypersensitivity reaction caused by the first administration of GnRH agonist, leuprorelin acetate in a patient with central precocious puberty.

Relationship of the Redox State of Pyridine Nucleotides and Quinone Pool with Spectral Complex Formation in Rhodobacter sphaeroides 2.4.1

In-Jeong Ko(고인정),Jeong-Il Oh(오정일) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.7

호흡전자전달계의 cytochrome bc₁ complex 또는 cytochrome c oxidase가 기능을 하지 않는 Rhodobacter sphaeroides mutant 내에서 pyridine nucleotide[NAD(P)H와 NAD(P)?]의 농도와 redox 상태는 wild type과 비교할 때 큰 변화가 없었다. 높은 산소분압 조건에서 키운 Rhodobacter sphaeroides cbb3 oxidase mutant 내에서 PrrBA two-component system에 의해서 조절되는 puf 오페론의 발현은 pyridine nucleotide나 전자전달계의 ubiquinone/ubiquinol pool의 redox 상태의 변화에 의해 유도된 것이 아니다. R. sphaeroides cytochrome bc1 complex mutant를 이용하여 광합성기구 합성에 대한 cbb₃ cytochrome c oxidase의 억제 효과는 ubiquinone/ubiquinol pool의 redox 변화에 의해 간접적으로 일어나는 것이 아님을 증명하였다. The homeostasis of the pyridine nucleotide pool [NAD(P)H and NAD(P)?] is maintained in Rhodobacter sphaeroides mutant strains defective in the cytochrome bc1 complex or the cytochrome c oxidases in terms of its concentration and redox state. Aerobic derepression of the puf operon, which is under the control of the PrrBA two-component system, in the CBB3 mutant strain of R. sphaeroides was shown to be not the result of changes in the redox state of the pyridine nucleotides and the ubiquinone/ ubiquinol pool. Using the bc₁ complex knock-out mutant strain of R. sphaeroides, we clearly demonstrated that the inhibitory effect of cbb₃ oxidase on spectral complex formation is not caused indirectly by the redox change of the ubiquinone/ubiquinol pool.

Identification of Amino Acids Involved in the Sensory Function of the PrrB Histidine Kinase by Site-directed Mutagenesis

김용진,고인정,오정일,Kim Yong-Jin,Ko In-Jeong,Oh Jeong-Il Korean Society of Life Science 2006 생명과학회지 Vol.16 No.3

광합성세균인 Rhodobacter sphaeroides의 PrrBA two-component system은 산소분압의 변화에 따라 광합성 유전자의 발현을 조절하는 주요한 조절계 중 하나이다. PrrBA two-component system은 PrrB histidine kinase와 PrrA response regulator로 구성되어 있는데, PrrB의 N-말단 transmembrane 도메인은 신호인지 도메인으로서, 여섯 개의 transmembrane helix가 세 개의 periplasmic loop와 두 개의 cytoplasmic loop을 형성하고 있다. 그 중 세 번째, 네 번째 transmembrane helix와 두 번째 periplasmic loop가 산화/환원 인지 기능에 있어 중요한 역할을 할 것이라고 제안되었다. 본 연구에서는, 두 번째 periplasmic loop와 그 인접 부위에서의 돌연변이 (Asp-90, Gln-93, Leu-94, Leu-98, Asn-106)에 의해 PrrB의 인지 기능에 있어 심각한 결함이 생기는 것을 증명하였고, 이는 이 아미노산들이 PrrB의 산화/환원 인지 기능에 연관되어 있을 수 있다는 것을 보여준다. PrrB의 돌연변이 형태 (D90E, D90N, D90A)가 대장균에서 과발현되어서 affinity chromatography에 의해 정제되었고, 정제된 단백질의 자가인산화 반응이 측정되었다. PrrB D90N 변이형태는 PrrB wild-type보다 높은 자가인산화 활성을 가지는 반면에, PrrB D90E 변이형태는 PrrB wild-type보다 낮은 자가인산화 활성을 나타내었다. 그리고 D90A 변이형태는 PrrB의 자가인산화 활성이 매우 약화되었다. The PrrBA two-component system is one of the major regulatory systems that control expression of photosynthesis genes in response to changes in oxygen tension in the anoxygenic photosynthetic bacterium, Rhodobacter sphaeroides. The system consists of the PrrB histidine kinase and the PrrA response regulator. The N-terminal transmembrane domain of PrrB serves as a signal-sensing domain and comprises six transmembrane helices forming three periplasmic loops and two cytoplasmic loops. The $3^{rd}$ and $4^{th}$ transmembrane helices and the $2^{nd}$ periplasmic loop were suggested to play a crucial role in redox-sensory function. In this study we demonstrated that mutations of Asp-90, Gln-93, Leu-94, Leu-98, and Asn-106 in the $2^{nd}$ periplasmic loop and its neighboring region led to severe defects in PrrB sensory function, indicating that these amino acids might be related to the redox-sensing function of PrrB. The mutant forms (D90E, D90N, and D90A) of PrrB were heterologously overexpressed in Escherichia coli, purified by means of affinity chromatography and their autokinase activities were comparatively assessed. The D90N form of PrrB was shown to possess higher autokinase activity than the wild-type form of PrrB, whereas the D90E form of PrrB displayed lower autokinase activity than the wild-type form of PrrB. The D90A mutation led to the loss of PrrB autokinase activity.

Protein-Protein Interactions between Histidine Kinases and Response Regulators of Mycobacterium tuberculosis H37Rv

이하나,정광은,고인정,백형석,오정일 한국미생물학회 2012 The journal of microbiology Vol.50 No.2

Using yeast two-hybrid assay, we investigated protein-protein interactions between all orthologous histidine kinase (HK)/response regulator (RR) pairs of M. tuberculosis H37Rv and identified potential protein-protein interactions between a noncognate HK/RR pair, DosT/NarL. The protein interaction between DosT and NarL was verified by phosphotransfer reaction from DosT to NarL. Furthermore, we found that the DosT and DosS HKs, which share considerable sequence similarities to each other and form a twocomponent system with the DosR RR, have different crossinteraction capabilities with NarL: DosT interacted with NarL, while DosS did not. The dimerization domains of DosT and DosS were shown to be sufficient to confer specificity for DosR, and the different cross-interaction abilities of DosS and DosT with NarL were demonstrated to be attributable to variations in the amino acid sequences of the α2-helices of their dimerization domains.

Inhibition of the DevSR Two-Component System by Overexpression of Mycobacterium tuberculosis PknB in Mycobacterium smegmatis

배현정,이하나,백미나,박은진,엄치용,고인정,강호영,오정일 한국분자세포생물학회 2017 Molecules and cells Vol.40 No.9

The DevSR (DosSR) two-component system, which is a major regulatory system involved in oxygen sensing in mycobacteria, plays an im-portant role in hypoxic induction of many genes in mycobacteria. We demonstrated that overex-pression of the kinase domain of Mycobacterium tuberculosis (Mtb) PknB inhibited transcriptional activity of the DevR response regulator in Mycobacterium smegmatis and that this inhibitory effect was exerted through phosphorylation of DevR on Thr180 within its DNA-binding domain. Moreover, the purified kinase domain of Mtb PknB significantly phosphorylated RegX3, NarL, KdpE, TrcR, DosR, and MtrA response regulators of Mtb that contain the Thr residues corresponding to Thr180 of DevR in their DNA-binding domains, implying that transcriptional activities of these response regulators might also be inhibited when the kinase domain of PknB is overexpressed.

마이코박테리아의 adenylyl cyclase

Han-Seung Jeon(전한승),In-Jeong Ko(고인정),Jeong-Il Oh(오정일) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.3

Adenylyl cyclase (AC)는 ATP로부터 cAMP를 형성하는 반응을 촉매한다. AC에 의해 생산된 cAMP는 다양한 신호전달 경로에서 이차전달자로 사용되고 많은 종에서 다양한 세포기능을 조절한다. AC는 1차구조에 따라 6개의 그룹으로 나눌 수 있다. 진핵생물과 Mycobacterium속에 속하는 세균에서는 class Ⅲ에 속하는 AC만이 발견된다. Class Ⅲ에 속하는 AC의 경우 catalytic cyclase 도메인이 dimer를 형성해야만 활성부위가 형성되고 활성을 가지게 된다. 포유류의 AC는 하나의 polypeptide에 2개의 catalytic cyclase 도메인을 가지고 있고, 이 두 개의 도메인이 intramolecular dimerization을 통해서 활성부위를 형성한다. 반면에 mycobacteria의 AC는 polypeptide에 한 개의 catalytic cyclase 도메인을 가지고 있고, homodimer의 4차구조를 형성하여 활성을 가지게 된다. Class Ⅲ AC의 활성을 위해서 필요한 6개의 아미노산 잔기가 활성부위에 잘 보존되어 있다. 이 6개의 아미노산 잔기는 Mg²?과 결합을 하는 2개의 aspartate 잔기쌍, 기질특이성을 부여하는 lysine-aspartate 잔기쌍, 그리고 반응 전이상태를 안정화시키는 arginine-asparagine 잔기쌍들로 이루어져 있다. Mycobacterium tuberculosisH37Rv에서는 16개의 AC 유전자가 발견되었으며, 이 AC의 연구된 특성에 대해 본 총설에서 다룰 것이다. Adenylyl cyclase (AC) catalyzes the formation of cyclic AMP (cAMP) from ATP. The cAMP produced by AC serves as a secondary messenger in a variety of signal transduction pathways, and controls various cellular functions in many organisms. ACs can be grouped into six classes based on their primary amino acid sequences. Eukaryotes and mycobacteria contain only members of class Ⅲ AC. The catalytic cyclase domains of class Ⅲ AC are active as dimers: mammalian ACs, which are composed of a single polypeptide with two catalytic cyclase domains, form the active site as a result of intramolecular dimerization of the catalytic cyclase domains. In contrast, mycobacterial ACs function as homodimers, since their polypeptides contain a single catalytic cyclase domain. Six amino acids are required for the catalytic activity of class Ⅲ AC - two aspartate residues, a lysine-aspartate pair and an arginine-asparagine pair. 16 ACs belonging to the class Ⅲ were identified in Mycobacterium tuberculosis H37Rv, and their characteristics are reviewed.

Development of New Vector Systems as Genetic Tools Applicable to Mycobacteria

Ji-A Jeong(정지아),Ha-Na Lee(이하나),In-Jeong Ko(고인정),Jeong-Il Oh(오정일) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.2

Mycobacterium 속은 Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, Mycobacterium bovis와 같은 동물과 인체에 병원성을 나타내는 세균 종을 다수 포함하고 있다. 이들의 숙주에서의 생존과 병원성에 관한 유전학적 정보를 확보하는 것은 매우 중요하지만, 효과적인 유전학적 도구가 부족하였기 때문에 이들에 관한 연구가 미비하였다. 따라서 mycobacteria의 연구를 위한 분자생물학적 실험 도구로서 다양한 기능성 vector들이 고안되었고, 이러한 기능성 vector의 개발은 실질적으로 mycobacteria에서의 연구 효과를 증진시켰다. 본 연구에서는 Mycobacterium smegmatis에 적용 가능하고 기존에 제시되었던 mycobacteria 연구에 있어서의 한계점을 극복하기 위한 노력의 일환으로, 기능성 vector인 temperature-sensitive replication origin (TSRO)과 counterselectable marker로 levansucrase를 암호화하는 sacB 유전자를 포함하는 suicide vector pKOTs, chromosomal DNA로 site-specific recombination을 통해 삽입되는 lacZ transcriptional fusion vector pMV306lacZ, 그리고 TSRO를 가지는 minitransposon vector pTnMod-OKmTs를 개발하였다. 이 vector들은 실질적으로 M. smegmatis에서 효과적으로 작동하는 것이 확인되었으며 목적으로 하는 실험 결과 도출 가능성 또한 보여주었다. 따라서 이들 vector는 앞으로의 mycobacteria에 대한 효과적인 연구 기반이 될 것으로 기대된다. The genus Mycobacterium includes crucial animal and human pathogens such as Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, and Mycobacterium bovis. Although it is important to understand the genetic basis for their virulence and persistence in host, genetic analysis in mycobacteria was hampered by a lack of sufficient genetic tools. Therefore, many functional vectors as molecular genetic tools have been designed for understanding mycobacterial biology, and the application of these tools to mycobacteria has accelerated the study of mechanisms involved in virulence and gene expression. To overcome the pre-existing problems in genetic manipulation of mycobacteria, this paper reports new vector systems as effective genetic tools in Mycobacterium smegmatis. Three vectors were developed; pKOTs is a suicide vector for mutagenesis containing a temperature-sensitive replication origin (TSRO) and the sacB gene encoding levansucrase as a counterselectable marker. pMV306lacZ is an integrative lacZ transcriptional fusion vector that can be inserted into chromosomal DNA by site-specific recombination. pTnMod-OKmTs is a minitransposon vector harboring the TSRO that can be used in random mutagenesis. It was demonstrated in this study that these vectors effectively worked in M. smegmatis. The vector systems reported here are expected to successfully applicable to future research of mycobacterial molecular genetics.