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학위논문 상세정보

Sphingomonas yanoikuyae strain B1에 존재하는 glutathione S-transferases와 m-toluate의 최적대사에 대한 연구 원문보기
Implication of Glutathione S-Tansferases in Optimal Metabolism of Aromatics by Sphingomonas yanoikuyae Strain B1.

  • 저자

    설우진

  • 학위수여기관

    The Graduate Shool Yonsei University

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    Department of Biology

  • 지도교수

  • 발행년도

    2002

  • 총페이지

    iv, 38 p.

  • 키워드

    Sphingomonas yanoikuyae strain B1 glutathione S-transferases m-toluate;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8949814&outLink=K  

  • 초록

    Sphingomonas yanoikuyae strain B1은 다양한 단환방향족 탄화수소와 다환방향족 탄화수소를 탄소원과 에너지원으로 이용하여 성장하는 세균이다. 이 세균에는 다양한 방향족 탄화수소의 분해와 관련된 유전자가 존재하는데, 그 중 m-toluate 분해과정에 필요한meta-cleavage operon에 glutathione S-transferase (bphK) 유전자가 배치되어 있다. Glutathione S-transferase (GST)는 다른 eukaryotes에서 밝혀진 기능으로 세포 내에 유해한 물질의 해독 및 다양한 역할에 관련이 있다고 알려져 있다. 이 유전자의 역할을 규명하기 위하여 knock-out mutant를 제작 [S. yanoikuyae strain MB3 (bphK::Km)] 하여 실험한 결과 단환 방향족 탄화수소의 일종인 m-toluate 에서 성장 시 야생형과 다른 양상을 나타낸다는 사실을 알게 되었다. mutant MB3가 m-toluate에서 성장 시 야생형보다 긴 lag period를 갖는다는 독특한 현상이 나타나는데, 그 기간동안에는 m-toluate의 분해가 일어나지 않는다는 사실 이전 실험을 통해 알 수 있었다. 또한lag period 동안에 m-toluate의 분해가 일어나지 않음을 통해서 bphK 유전자가 m-toluate 분해과정에 연관되어 있음을 알 수 있었다. 항체반응 실험과 GST 효소의 활성측정을 통하여, BphK 단백질의 발현여부를 측정한 결과, S. yanoikuyae strain B1이 m-toluate에서 성장 시 BphK의 발현이 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 다른 방향족 탄화수소 화합물인 m-xylene, biphenyl의해서도 BphK의 발현이 증가함을 확인하였다. 또한 MB3에서 ethacrynic acid를 기질로 사용하여 반응하는 GST 활성이 측정 되었는데, 그 활성 발현은 m-toluate에서 성장 시 긴 lag period를 갖은 뒤 정상적으로 성장하는 시기에 최대 활성을 갖은 뒤 basal level로 떨어지는 양상을 갖게 됨을 알 수 있었다. 이런 현상은 GST혹은 두 번째 GST가 m-toluate에서 최적의 성장을 하는데 필수적인 요소라 할 수 있다. 결과적으로 이 두 가지 GST가 방향족 탄화수소의 분해 과정 시 생기는 위해한 물질에 대한 해독과정에 필요한 요소임을 유추할 수 있다.


    Sphingomonas yanoikuyae strain B1 is versatile in its catabolic ability to degrade various aromatic compounds. A putative glutathione S-transferase (GST) gene (bphK) was identified in the meta-cleavage operon for the degradation of m-toluate by S. yanoikuyae strain B1. Disruption of bphK resulted in the loss of GST activity against 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (CDNB) and a much increased lag time of the mutant strain MB3 (bphK::Km) following subculture into m?toluate medium. During the increased lag period, m-toluate was not degraded at all. This indicated that bphK gene was involved in the metabolism of m-toluate. GST activity toward CDNB in presence of m-toluate was investigated in S. yanoikuyae strain B1. The GST activity was increased and reached a plateau before the stationary phase. Furthermore, the level of BphK expression was detected by immunoblot experiments. In fact, m-toluate caused an increase in the expression of BphK during the growth on the m-toluate. Moreover, the presence of other aromatic compounds such as m-xylene and biphenyl caused expression of the BphK protein. Since an additional GST activity was detected in the mutant strain MB3, its induction profile was monitored during the growth on m-toluate. The induction timing of this second GST activity coincided with the beginning of the exponential growth phase of the mutant strain MB3 on m?toluate, reached maximal activity within three hours, and then dropped sharply to the basal level. Thus, these results indicate that BphK and/or the second GST are necessary for optimal growth of S. yanoikuyae strain B1 on m?toluate.


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