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DNA Microarry를 이용한 Deinococcus radiodurans의 구리이온 특이 반응 유전자 탐색 및 특성 분석
조민호,임상용,정선욱,송두섭,최영지,김동호,Joe, Min-Ho,Lim, Sang-Yong,Jung, Sun-Wook,Song, Du-Sub,Choi, Young-Ji,Kim, Dong-Ho 한국미생물학회 2008 미생물학회지 Vol.44 No.3
대표적인 방사선저항성 미생물인 Deinococcus radiodurans의 구리이온($CuCl_2,250{\mu}M$)에 대한 발현체 분석을 DNA microarray를 이용하여 수행하였다. 총 3,187개의 open reading frame중 70개의 유전자 발현이 2배 이상증가(64개) 또는 감소(6개)하였다. 이들 중 흥미롭게도 철이온 흡수 관련 유전자들로 추정되는 두 개 operon ($DRB0014{\sim}DRB0017$과 $DRB0121{\sim}DRB0125$)의 발현이 가장 높게 증가하였다. 두 operon의 첫 번째 유전자인 DRB0014와DRB0125의 발현을 실시간 정략 PCR을 이용하여 분석한 결과, 두 유전자 모두 구리 이온($CuCl_2,250{\mu}M$) 또는 철이온 킬레이트화합물(2,2'-dipyridyl, $ 250{\mu}M$)을 첨가하였을 경우 발현이 10배 이상 증가하였으나 철이온($FeCl_3,250{\mu}M$) 또는 구리 이온 킬레이트화합물(bathocuproine disulphonate, $250{\mu}M$)이 존재할 때에는 발현이 변화하지 않았다. 따라서 D. radiodurans의 구리 대사는 철 흡수 시스템과 관련이 있는 것으로 추정된다. 그러나 DRB0014와DRB0125의 변이는D. radiodurans의 구리 저항성 및 방사선 저항성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. Global gene expression of Deinococcus radiodurans, a highly radiation resistant bacterium, in response to excess copper was analyzed by using oligonucleotide microarray chip. Among 3,187 open reading frames of D. radiodurans, seventy genes showed a statistically significant expression ratio of at least 2-fold changes under growth conditions of excess copper; 64 genes were induced and 6 genes were reduced. Especially, two operons ($DRB0014{\sim}DRB0017$ and $DRB0125{\sim}DRB0121$) presumably involved in the iron transport and utilization were the most highly induced genes by excess copper. A quantitative real-time PCR assay revealed that DRB00l4 and DRB0125 are highly transcribed responding to excess copper and 2,2'-dipyridyl, an iron chelator. In addition, the transcription of both genes was not changed by excess iron and bathocuproine disulphonate, a copper chelator. These results suggested that the copper metabolism may be closely connected with the iron transport and utilization in D. radiodurans. However, the disruption of each gene, DRB00l4 and DRB0125, did not affect the copper and radiation resistance, the most well-known character of this organism.
양대화,김진홍,위승곤,백명화,임상용,이인석,이규성,이명철,임용표,정병엽,김재성,Yang Dae Hwa,Kim Jin-Hong,Wi Seung Gon,Baek Myung-Hwa,Lim Sang Yong,Lee In Sok,Lee Kyu-Seong,Lee Myung Chul,Lim Yong-Pyo,Chung Byung Yeoup,Kim Jae-Sung 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.1
Using two japonica rice cultivars (Ilpumbyeo and Sanghaehyanghyella), which are distinguishable by the brown planthopper (BHP) resistance maker (R208), a relationship between the BPH resistance gene (Os-Bil) and salt-tolerance was investigated. To do this, changes in the expression level of Os-Bil by the salt stress were quantified by the real-time PCR in the two cultivars, and compared with those in other two indica rice cultivars (Pokkali and IR29). In Ilpumbyeo, the expression level of Os-Bil decreased by the treatments of 50 and 200 mM NaCl in a concentration-dependent manner, and in Sanghaehyanghyella it rather increased slightly at 50 mM but decreased drastically at 200 mM. Comparably, IR29, a salt-sensitive cultivar, showed a reduction of the Os-Bil gene expression after the treatment of 100 mM NaCl, but Pokkali, a salt-tolerance cultivar, rather increased about two times in the level of Os-Bil transcripts. These results suggest that the BPH resistance gene may involve in the difference in the salt-tolerance at least between the two indica rice cultivars. 벼멸구(Nilapawata lugens Stal.)에 대한 저항성 마커 (R208)에서 확실한 차이를 보인 두 자포니카 품종(일품벼과 상해향혈나)을 대상으로 벼멸구 저항성 유전자(Os-Bil)와 내염성과의 관련성을 조사하였다. 이를 위해 두 품종에서 염처리에 의한 Os-Bil 발현량의 변화를 real-time PCR을 이용해 정량화 하였으며, 인디카 두 품종(Pokkali와 IR29)의 결과와 비교하였다. 일품벼는 50, 200 mM NaCl 처리에서 Os-Bil 유전자의 발현량이 농도 의존적으로 감소하였으며, 상해향혈나는 50mM에서만 약간 증가하고 200mM에서는 크게 감소하였다. 비교해서, 내염성인 Pokkali는 Os-Bil의 발현량이 100 mM의 NaCl 처리에 의해 약 2배 증가하였으나 감수성인 IR29는 같은 농도에서 발현량이 감소하였다. 이러한 결과들은 벼멸구 저항성 유전자(Os-Bil)가 적어도 인디카 품종들의 내염성 차이에 관여함을 의미하는 것으로 보인다.
Deinococcus geothermalis의 Xylan 최적 분해조건 및 분해산물 분석
임성훈,조민호,정선욱,임상용,송현파,김동호,Im, Seong-Hun,Joe, Min-Ho,Jung, Sun-Wook,Lim, Sang-Yong,Song, Hyun-Pa,Kim, Dong-Ho 한국미생물학회 2010 미생물학회지 Vol.46 No.3
Deinococcus geothermalis is a moderate thermophillic radiation resistant bacterium producing greater abundance of sugar metabolism enzymes than other Deinococcus species. In this study, optimal condition for xylanolytic activity of D. geothermalis was determined and xylooligosaccharides from oat spelt, beechwood, and birchwood xylan hydrolysates by this organism were analyzed through HPLC. Reducing sugar yield was increased in the order of beechwood, birchwood, and oat spelt xylan. D. geothermalis displayed maximal xylanolytic activity at $40^{\circ}C$ and pH 8.0. Magnesium ion increased xylanolytic activity upto 7.5 fold. Six kinds of xylooligosaccharides (xylose, xylobios, xylotriose, xylotetraose, xylopentaose, and xylohexalose) were detected from beechwood and birchwood xylan reaction products. Among them, xylose was the major product. However, only three kinds of xylooligosaccharides (xylose, xylopentaose, and xylohexalose) were clearly detected from oat spelt xylan. Gamma-ray (50 kGy) treatment of beechwood xylan, birchwood xylan and oat spelt xylan increased xylanolytic activity of D. geothermalis. The results indicate that D. geothermalis and pretreatment of radiation is useful for xylooligosaccharides production. 대표적인 중호열성 방사선저항성 미생물인 Deinococcus geothermalis에는 다른 Deinococcus 속과 비교해 당대사 작용에 관여하는 유전자가 풍부하게 존재하는 특징이 있다. 본 연구에서는 D. geothermalis를 이용하여 xylan의 최적 분해조건을 확인하였고, beechwood xylan, birchwood xylan 및 oat spelt xylan의 최종 분해산물을 HPLC를 이용하여 분석하였다. 기질의 종류에 따른 당화율을 비교한 결과 beechwood xylan, birchwood xylan 그리고 oat spelt xylan 순서로 당화율이 높게 나타났다. D. geothermalis를 이용한 xylan의 최적 분해조건인 $40^{\circ}C$, pH 8.0 그리고 마그네슘 이온을 첨가하였을 때 당화율이 7.5배 증가하였다. Beechwood xylan과 birchwood xylan의 최종 분해산물은 xylose, xylobios, xylotriose, xylotetraose, xylopentaose, 그리고 xylohexalose였으며, xylose의 함량이 가장 높았다. 또한 oat seplt xylan의 최종 분해산물은 xylose, xylopentaose 그리고 xylohexalose가 생성되었다. Xylan의 효율적인 당화를 위하여 전처리 방법으로서 방사선조사를 하였고, 방사선조사 후 D. geothermalis에 의한 beechwood xylan, birchwood xylan 그리고 oat spelt xylan의 당화율이 증가하였다. 본 연구를 통하여 D. geothermalis 및 방사선을 이용한 전처리 방법이 xylooligosaccharides를 생산하는데 유용함을 확인하였다.