Zymomonas mobilis 의 Plasmid Vector 제조에 관한 연구

황덕주(Duk - Ju Hwang),이상기(Sang - Ki Rheer),박무영(Moo - Young Park) 한국미생물생명공학회 1987 한국미생물·생명공학회지 Vol.15 No.5

전사인자 OsNAC58 과발현을 통한 벼 흰잎마름병 저항성 증진 벼

박상렬,김혜선,이경실,황덕주,배신철,안일평,이서현,김선태,Park, Sang Ryeol,Kim, Hye Seon,Lee, Kyong Sil,Hwang, Duk-Ju,Bae, Shin-Chul,Ahn, Il-Pyung,Lee, Seo Hyun,Kim, Sun Tae 한국식물생명공학회 2017 식물생명공학회지 Vol.44 No.2

벼는 중요한 식량작물이며 지속적으로 벼흰잎마름병균, 도열병균, 잎집무늬마름병균, 바이러스 등 여러 병원균에 의해 수확량이 영향을 받고 있다. 이들 중 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)에 의해 유발되는 벼흰잎마름병은 세계 벼 재배지역에 발병하여 막대한 피해를 주고 있어 문제가 되고 있다. 따라서 생물적/비생물적 스트레스 저항성에 관여한다고 알려져 있는 식물 특이 전사인자 중의 하나인 NAC(NAM, ATAF, and CUC) 전사인자를 이용하여 벼의 벼흰잎마름병에 대한 저항성을 증진시키고자 하였다. 본 연구에서는 벼에서 NAC 전사인자 중 하나인 OsNAC58 유전자를 분리해 냈으며 아미노산 서열을 바탕으로 분석해 본 결과이 유전자는 5개의 NAC전사인자 group 중에서도 stress와 많은 관련이 있다고 알려진 group III에 속하였다. 또한 세포 내 위치를 확인하기 위해 GFP와 융합한 단백질을 이용해 조사해 본 세포 내에서도 핵에 위치하는 것으로 조사되었다. OsNAC58 유전자의 생물학적 기능 분석을 위해 이 유전자를 과발현시킨 벼 형질전환체를 만들었다. 동진벼를 기준으로 보다 발현이 높은 13개 계통을 선발하였으며, 이들 계통에 벼흰잎마름병균을 접종하여 병저항성을 검정한 결과 동진벼에 비해 벼흰잎마름병에 대한 저항성이 크게 증대함을 보였다. 이것은 벼의 OsNAC58 유전자가 벼흰잎마름병균 침입 시 숙주인 벼 핵 내에서 벼의 병저항성 기작을 조절하여 나타난 결과로 추정된다. Bacterial blight in rice caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) greatly reduces the growth and productivity of this important food crop. Therefore, we sought to increase the resistance of rice to bacterial blight by using a NAC (NAM, ATAF, and CUC) transcription factor, one of the plant-specific transcription factors that is known to be involved in biotic/abiotic stress resistance. By isolating the OsNAC58 gene from rice and analyzing its biological functions related to Xoo resistance, phylogenetic analysis showed that OsNAC58 belongs to group III. To investigate the biological relationship between bacterial leaf blight (BLB) and OsNAC58 in rice, we constructed a vector for overexpression in rice and generated transgenic rice. The expression analysis resulting from use of RT-PCR showed that OsNAC58-overexpressed transgenic rice exhibited higher levels of OsNAC58 expression than wild types. Further, subcellular localization analysis using rice protoplasts showed that the 35S/OsNAC58-SmGFP fusion protein was localized in the nuclei. Thirteen OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines, with high expression levels of OsNAC58, showed more resistant to Xoo than did the wild types. Together, these results suggest that the OsNAC58 gene of rice regulates the rice disease resistance mechanism in the nucleus upon invasion of the rice bacterial blight pathogen Xoo.

대두 철분결합단백질 유전자 발현 형질전환 감자의 감자무름병 방어 증진효과

배신철,여윤수,허성기,황덕주,변명옥,고승주,Bae, Shin-Chul,Yeo, Yun-Soo,Heu, Sung-Gi,Hwang, Duk-Ju,Byun, Myung-Ok,Go, Seung-Joo 한국식물생명공학회 2002 식물생명공학회지 Vol.29 No.4

Ferritin is ubiquitous in bacteria, animals and plants. Ferritin is thought to play two main roles in living cells to provide iron for the synthesis of iron protein such as ferretoxin and cytochromes and to prevent damage from radicals produced by iron/dioxygen interaction. To enhance the resistance of potato to Erwinia carotovora, the soybean ferritin gene was introduced into the potato either under CaMV 35S or hsr203J promoter. Potato transgenic plants were screened by PCR analysis using specific primers to the ferritin gene. Expression of ferritin gene under CaMV 35S and hsr203J promoter in potato transgenic plants was confirmed by northern blot analysis. hsr203J promoter known to pathogen inducible in tobacco drives the induction upon Phytophthora infestan in potato and the transcript level of ferritin gene was extremely high after 24 hours post inoculation. One of transformants under CaMV 35S promoter was increased 2.5 fold than untransformant. Each one of transgenic potato containing gene promoter CaMV 35S and hsr203J-ferrtin fusion exhibited tolerance against potato soft rot. 식물의 항산화력을 증진하여 식물병원균 저항성 작물을 개발하고자, 철분 결합 단백질인 대두의 ferritin 유전자를 CaMV 35S와 hsr203J promoter에 연결하여 감자에 형질전환하였다. PCR및 Northern분석에 의한 형질전환 감자에 ferritin 유전자가 존재하는 것과 이들 유전자 식물체내에서 발현되는 것을 확인하였다. ferritin 유전자를 담배 유래 병원균 특이 발현promoter인 hsr203J와 연결하여 획득된 형질전환 감자 식물체는 감자역병균 접종 후 24시간대에서 전사체 발현량이 가장 많았으며 그 후 줄어드는 경향을 나타내었다. 유전자 도입이 확인된 형질전환체 감자괴경의 철분 함량은 CaMV 35S와 ferritin 유전자 도입 형질전환체가 2.5배, hsr203J promoter와 ferritin 유전자 도입 형질전환체가 1.5배 각각 증가하는 것으로 나타냈다. 또한 이들 형질전환체는 감자 무름병균에 대한 저항성 증진효과를 관찰할 수 있었다.

Zymomonas mobilis Plasmid Vector 의 숙주세포 내에서의 안정성에 관한 연구

이상기(Sang - Ki Rhee),박은숙(Eun - Sook Park),황덕주(Duk - Ju Hwang),박무영(Moo - Young Park) 한국미생물생명공학회 1987 한국미생물·생명공학회지 Vol.15 No.5

Pyruvic Acid 생산 미생물과 연결된 Pyruvic Acid 의 Tryptophan Linked to Pyruvic Acid - Producing Microorganism

이상기(Sang - Ki Rhee),박은숙(Eun - Sook Park),황덕주(Duk - Ju Hwang),박무영(Moo - Young Park) 한국미생물생명공학회 1987 한국미생물·생명공학회지 Vol.15 No.5

Working Mechanism of Peroxiredoxins (Prxs) and Sulphiredoxin1 (Srx1) in Arabidopsis thaliana

Min Gab Kim(김민갑),Mukhamad Su’udi(수디 무하마드),Sang Ryeol Park(박상렬),Duk-Ju Hwang(황덕주),Shin Chul Bae(배신철) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.12

식물체는 대사과정의 부산물로서 또는 생물학적으로 피해를 줄 수 있는 다양한 종류의 외부 스트레스에 직면했을 활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS)를 생산한다. 이러한 oxidative 스트레스로부터 자신들을 보호하기 위하여 식물세포들은 다양한 종류의 항산화 단백질들을 보유하고 있다. 하지만 이들의 작용기작은 여전히 자세히 밝혀지지 않았다. Peroxiredoxins (Prxs) 은 식물체에 광범위하게 존재하는 thiol-을 함유한 항산화 단백질로 N-말단에 존재하는 cysteine 잔기를 이용하여 hydrogen peroxide를 환원한다. 이러한 과정에서 peroxiredoxins의 활성부위인 cysteine 잔기는 선택적으로 cysteine sulfinic acid로 산화됨으로써 peroxidase activity의 불활성화를 일으킨다. 이러한 산화과정은 비가역적으로 일어난다. 최근 발견된 진핵생물들에 잘 보존된 sulphiredoxin (Srx1)이라 불리는 단백질은 cysteine-sulphinic acid를 환원시키는 기능을 지닌다. 본 논문에서는 애기장대에 존재하는 Prxs와 Srx의 기능에 대하여 서술할 예정이다. Plants generate reactive oxygen species (ROS) as a by-product of normal aerobic metabolism or when exposed to a variety of stress conditions, which can cause widespread damage to biological macromolecules. To protect themselves from oxidative stress, plant cells are equipped with a wide range of antioxidant proteins. However, the detailed reaction mechanisms of these are still unknown. Peroxiredoxins (Prxs) are ubiquitous thiol-containing antioxidants that reduce hydrogen peroxide with an N-terminal cysteine. The active-site cysteine of peroxiredoxins is selectively oxidized to cysteine sulfinic acid during catalysis, which leads to inactivation of peroxidase activity. This oxidation was thought to be irreversible. Recently identified small protein sulphiredoxin (Srx1), which is conserved in higher eukaryotes, reduces cysteine?sulphinic acid in yeast peroxiredoxin. Srx1 is highly induced by H₂O₂-treatment and the deletion of its gene causes decreased yeast tolerance to H₂O₂, which suggest its involvement in the metabolism of oxidants. Moreover, Srx1 is required for heat shock and oxidative stress induced functional, as well as conformational switch of yeast cytosolic peroxiredoxins. This change enhances protein stability and peroxidase activity, indicating that Srx1 plays a crucial role in peroxiredoxin stability and its regulation mechanism. Thus, the understanding of the molecular basis of Srx1 and its regulation is critical for revealing the mechanism of peroxiredoxin action. We postulate here that Srx1 is involved in dealing with oxidative stress via controlling peroxiredoxin recycling in Arabidopsis. This review article thus will be describing the functions of Prxs and Srx in Arabidopsis thaliana. There will be a special focus on the possible role of Srx1 in interacting with and reducing hyperoxidized Cys-sulphenic acid of Prxs.

감자유전자 StACRE의 분리 및 풋마름병 저항성 기능 검정

Sang Ryeol Park(박상렬),Eun-Mi Cha(차은미),Tae Hun Kim(김태훈),Seyoun Han(한세연),Duk-Ju Hwang(황덕주),Il-Pyung Ahn(안일평),Kwang-Soo Cho(조광수),Shin-Chul Bae(배신철) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.2

Ralstonia solanacearum (Rs)에 의해 유발되는 풋마름병은 감자 재배 시 발병하는 주요 병 중의 하나이다. 감자에서 풋마름병 저항성관련 유전자를 찾기 위해 기존에 기능이 알려진 다른 가지과 작물의 기능 유사 유전체를 이용하여 StACRE (HM749652) 유전자를 분리하고 염기서열을 분석하였다. 분리한 StACRE의 발현양상을 분석하기 위해 병 저항성 유도 신호전달 물질인 SA와 풋마름병원균 Rs (KACC10722)를 처리한 감자에서 RNA를 추출하여 RT-PCR을 실시한 결과 이 유전자는 SA 처리에 의해 3시간 후부터, Rs에 의해서는 12시간 후부터 발현이 현저하게 증가하였다. 따라서, 감자에서 이 유전자의 생물학적인 기능을 분석하기 위해 Gateway System을 이용하여 과발현용 vector를 만든 후 과발현 형질전환 감자를 제작하고 풋마름병균인 Rs를 접종하여 병 저항성 기능을 검정 한 결과 대조구인 수미 감자에 비해 병 저항성이 증대하였다. Bacterial wilt (brown rot) caused by Ralstonia solanacearum (Rs) is one of the most devastating bacterial plant diseases in potatoes. To isolate bacterial wilt disease resistance-related genes from the potato, the StACRE (HM749652) gene was isolated and a sequenced search was performed using functional orthologs of Solanaceae from potatoes. StACRE is homologous to the tobacco NtACRE 132 protein and belongs to the ATL family involved in ubiquitination. To analyze the expression pattern of this gene, RT-PCR was performed with potato treated with salicylic acid (SA) and Rs (KACC 10722). StACRE was strongly induced 3 hours after treatment with SA and 12 hours after infection with Rs. To investigate its biological functions in the potato, we constructed a vector for overexpression in the potato by the Gateway system, and then generated transgenic potato plants. The gene expression of transgenic potato was analyzed by northern blot analysis. In the results of disease resistance assay in relation to bacterial wilt, StACRE overexpressed transgenic potato plants were shown to have more resistance than wild-type potato.