Nitrogen is an essential nutrient in plants including many crops. The storage and remobilization of nitrogen constitutes the main metabolic process for growth and development of plants. Ureide pathway is the lately characterized metabolic route for purine degradation and is conserved in plants, as well as some bacteria and fungi. The catabolic pathway catalyzes in a stepwise manner a conversion of N-rich uric acid into glyoxylate, with the release of ammonia, and plays a pivotal role in the storage and recovery of nitrogen from metabolites. In Next Generation BioGreen21 project, we aim to understand structural and functional features of enzymes involved in this nitrogen recycling pathway, by using genes from Arabidopsis thaliana. In this study, we report our current progress on this project including two different enzymes; ureidoglycine aminohydrolase (UGlyAH), and ureidoglycolate amidohydrolase (UAH). In UGlyAH, the metal-binding site plays a crucial role in catalysis, with a release of ammonia. We were able to characterize catalytic residues in the active site and provides a detailed view of a metal-dependent enzyme mechanism. Recently, we were able to characterize structural properties of UAH. Based on our analysis, we are performing enzymatic analysis to identify functional aspects of the enzyme. Taken together, these studies would provide a novel functional feature of the enzymes involved in the nitrogen recycling pathway and could serve as a framework to develop crops with an enhanced N-efficiency.

본 연구에서는 상백피의 소화효소 저해활성과 3T3-L1 전지방세포의 분화 억제능을 기반으로 항비만 효능소재로 서의 활용가능성을 평가하였다. 상백피의 에탄올 추출물 (MRE)은 α-amylase와 α-glucosidase, pancreatic lipase를 활 용한 소화효소 저해활성 평가 실험에서 각각 7.86±0.36, 0.12±0.03, 7.93±0.11 mg/mL 의 IC50 값을 보이며 우수한 억제 활성을 나타냈다. 또한 3T3-L1 전지방세포를 활용한 세포분화억제효능실험에서 MRE 처리군의 세포내 지방 축 적율은 농도 의존적으로 감소되었다. 상백피의 항비만 작 용 기전을 구명하기 위하여 adipogenesis 및 lipogenesis와 관련된 유전자 발현양상을 분석한 결과, 상백피 추출물 처 리군에서는 생체내 지방대사 조절에 중요한 역할을 하는 FAS와 ACC 뿐 아니라 adipogenesis와 lipogenesis와 관련된 주요 전사요소인 PPARγ와 C/EBPα, SREBP-1c의 유전자 발현이 현저하게 억제되었다. qRT-PCR 분석 결과, 상백피 추출물의 anti-adipogenesis 효능은 전사단계에서의 관련 유 전자 발현억제에 기인한다고 판단되었다. 본 실험결과 상 백피 추출물은 전지방세포의 분화와 세포내 지질합성을 저해하고 비만과 관련 된 소화효소에 대한 저해활성을 나타 내었다. 이러한 결과를 기반으로 상백피의 비만 예방 소재 로서의 잠재적인 가능성을 확인하였다.

혼합야채추출물의 항산화와 α-amylase 및 α-glucosidase 억제활성 증진을 위해서 톳, 매생이, 미역귀의 첨가효과를 분석하였으며 해조류 첨가된 야채추출물의 일반성분과 미네랄 함량 변화를 조사하였다. 3가지 해조류의 첨가량은 야채추출물의 일반성분에 유의적으로 영향을 미치지 않은 반면 톳과 미역귀 5% 첨가에 의해 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 철분 함량이 유의적으로 증가하였다. 톳 20% 첨가한 경우 총 폴리페놀 함량과 환원능력이 야채추출물보다 각각 47.08와 16.82%로 유의적으로 증가하였다. 반면에 3가지 해조류 첨가에 의한 hydroxyl radical 소거활성이 큰 변화가 없었다. 톳, 매생이, 미역귀 20% 첨가에 의해 DPPH radical 소거활성이 각각 27.47, 22.25, 17.27%로 유의적으로 증가하였다. 해조류 첨가된 혼합 야채 추출물이 상대적으로 약한 α-amylase 억제활성을 지니고 있는 동시에 강한 α-glucosidase 억제활성이 나타냈다. 특별히 미역귀 5% 첨가한 경우 α-glucosidase을 98.26%로 유의적으로 억제하였다. 전반적으로 해조류 첨가를 통해 야채추출물의 미네랄 함량이 증가하였고 항산화와 2형 당뇨병 관련 효소 억제활성이 개선됨을 알 수 있었다.

토마토 정식 전 후 묘령에 따른 토마토의 생육의 특성, 수량, 광합성 및 항산화 효소 활성을 알아보고자 본 실험을 수행하였다. 토마토 파종부터 정식시 까지 기간을 40, 45, 50, 55, 60일로 설정하였다. 육묘 기간이 50일(표준묘)보다 짧을수록 토마토 생장과 생육이 촉진된 반면에 육묘 일수가 길수록 생장과 생육이 감소하였다. 정식 후 4주는 묘령이 가장 짧은 40일묘에서 광합성량이 낮았지만 정식 후 8주는 차이를 보이지 않았다. CAT(Catalase), APX(Ascorbate peroxidase), POX(peroxidase) 들은 정식후 6주까지 증가하다가 8주부터 감소하였다. 정식후 4주는 SOD (Superoxide dismutase), CAT 활성은 묘령이 어릴수록 높은 경향을 보였고 반대로 정식 후 6주는 APX, POX는 육묘기간이 길수록 활성이 높았다. 토마토 수량도 표준묘와 비교해서 육묘 기간이 짧은 묘령에서 토마토 생산성이 높은 반면에 육묘기간이 길수록 생산이 감소하였다. 토마토의 생장과 수량의 관점에서 보면 육묘 기간은 40-50일 적합하다는 결과를 도출하였다. 따라서 토마토를 토경재배 할 경우 표준 묘령 50일보다 짧은 묘를 정식 후 생장과 생산성에서 유리할 뿐 아니라 육묘 시 발생되는 생산비의 절감에 유리할 것으로 사료된다.

Olive flounder (Paralichthys olivaceus) is a most important aquaculture species in Korea. Like most marine fishes, olive flounders are stomachless at first feeding and aquired gastric function during the metamorphosis, so food was mainly digested by pancreatic enzyme from first feeding to premetamorphosis. However, comprehensive analysis of pancreatic and gastric digestive enzyme of olive flounder at early developmental period is still unclear. In the expression study of pancreatic and gastric digestive enzyme by real-time PCR at early developmental stage, pancreatic enzyme such as chymotrypsinogen 2, preproelastase 2 and 4, pancreatic protein somatomedin-B domain (PPSB) mRNA expression were initiated at first feeding and strongly expressed in the pancreas developmental stage, while gastric digestive enzyme signal was not at all detected during same period. Although, trypsinogens were secreted from pancreas and have similar amino acid sequence, trypsinogen 3 expression induction was detected both pancreas and stomach developmental stage, while trypsinogen 2 expression was significantly increased only post-metamorphosis period. Pepsinogen mRNA expression was only detected at metamorphosis according to stomach differentiation. Lipid digestive enzyme, lipase and intestine fatty acid binding protein 1 (I-FABP 1), were already reached a certain level at beginning of hatching and more increased during early developmental stage and then gradually decreased before metamorphosis. These results suggested that feed ingestion of olive flounder was exclusive charged by pancreatic digestive enyme, lipid digestive enzyme and trypsinogen 3 from first feeding and then fully swiched by gastric digestive enzyme and trypsinogen 2 from metamorphosis period.

Loss of leaf green color results from chlorophyll (Chl) degradation in the chloroplasts, but little is known about how Chl catabolism is tightly regulated throughout development. Using the stay-green (sgr) mutant in rice which maintains leaf greenness during senescence, we identified SGR by map-based cloning. SGR is a function-unknown gene encoding senescence-induced chloroplast protein. Transgenic rice overexpressing SGR produced yellow leaves, indicating that SGR regulates Chl degradation at the transcriptional level. Leaf stay-greenness of the sgr mutant is mainly associated with a failure in the destabilization of light-harvesting complexes (LHCs) of thylakoid membranes, which is a prerequisite event for the degradation of Chl and LHCs during leaf senescence. SGR binds to light harvesting complex of photosystem II (LHCII), but its biochemical role is so far unknown. During senescence, Chl should be degraded rapidly and safely because Chl catabolic intermediates producing ROS under light are extremely toxic to the plant cells. For safe and rapid degradation of Chl and its catabolic intermediates, Chl catabolic enzymes (CCEs) must catch the Chl intermediates effectively. In recent years, although molecular functions of SGR and CCEs have been characterized in detail, their biochemical mechanism for Chl detoxification remain elusive. Here we show that all five CCEs also specifically interact with LHCII. In addition, SGR and CCEs interact directly or indirectly with each other at LHCII, and SGR is essential for recruiting CCEs in senescing chloroplasts. These data indicate a predominant role for the SGR-CCE-LHCII protein interaction in the breakdown of LHCII-located Chl, likely to allow metabolic channeling of phototoxic Chl breakdown intermediates upstream of nontoxic pFCC.

유사미소중력, 진동 그리고 저온과 같은 물리적 스트래스하에서 4일간 자란 약용식물인 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni)는 대조구에 비해 3.6%, 21% 그리고 8.7%의 생체 중량의 감소를 보였다. 합성 항산화물질인 AA(ascorbic acid)와 BHA(beta-hydroxyacetic acid)는 비교적 약한 22%와 27%의 항산화 활성을 보였다. 유사미소중력하에서 스테비아의 DPPH(2,2-diphenyl-1-picryl hydrazal)의 음이온 소거효과는 대조구보다 지속적으로 더 높게 나타났으나, 진동과 저온처리의 처리효과는 급히 증가했다가 진동의 경우는 6시간 후에 감소되고 저온처리의 경우는 24시간 후에 대조구 수준으로 감소되었다. 유사미소중력하에서 SOD활성은 대조구에 비해 147%, 진동과 저온처리는 각각 121%와 125%로 증가를 보였다. 이상의 결과로부터 유사미소중력스트레스는 다른 스트레스보다 스테비아의 항산화 활성에 더 효과적인 영향을 미치는 것이 분명해졌다.

허브의 일종인 B. sarmienti를 이용하여 숙취 해소 음료를 개발하고 그에 따른 알콜 대사 및 항산화 효소에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 알코올을 섭취한 쥐에 B. sarmienti 음료군(BSP)을 투여 한 경우 타사 제품군인 PC 그리고 B. sarmienti만을 제외한 음료군인 NBS보다 더 뛰어난 알코올 분해능 및 ADH, ALDH에서도 뛰어난 활성을 보였다. 또한 생화학적 검사를 통해 안전성을 확인하였으며, ALP, ALT 그

본 연구는 회향종자 물 추출물이 비만과 관련된 지질대사를 조절하는 효소들 가운데 lipoprotein lipase(LPL), acyl-CoA synthetase(ACS), hormone sensitive lipase(HSL)의 활성에 미치는 효과를 알아보았다. 정상 마우스에서 회향종자 물 추출물의 LPL 활성은 최고 21.9% 억제되었고, ACS와 HSL의 효소 활성은 각각 151.8%, 174.0% 증가되었다. 고지방식이 유도 비만 마우스에서 LPL은 12.0% 활성이 억제되었으며, ACS와 HSL은 742.0%, 134.4% 활성이 증가하였다. 결과적으로 회향종자 물 추출물이 효과적으로 세포내로 지방산의 유입을 억제하며, 유입된 지방산을 에너지원으로 사용하는 대사과정을 활성화시킴으로서 항비만 효능을 갖는다는 것을 추정할 수 있다.

상시담수 하에서 발아 및 안정적인 입모를 확보하는 것은 담수직파에서 매우 중요한 일이다. 일반적으로 담수 조건에 서는 유묘생장이 억제되지만, 담수 처리 시 초기생육이 우수한 익산429와 담수 처리 시 생육이 저조하며 생존율이 낮은 Woodrose 2품종에 대해 발아 및 초기생육기간 담수 처리하여 혐기대사와 관련된 ADH활성과 항산화효소들의 변화를 관찰하였다. 1. 담수 처리 시 벼는 유아만 신장하며 뿌리는 신장하지 못했고, 익산429가 Woodrose보다 담수상태에서 생존기간이 길었고 생장도 빨랐다. 그러나 무 처리에서는 Woodrose의 생육이 빨랐다. 2. ADH활성은 담수 처리 시 무 담수에 비해 급격히 증가하였고, 익산429가 Woodrose보다 활성이 오래 유지되었는데, 처리 7일째는 익산429가 무처리에 비해 약 7배, Woodrose는 약 2.5배 증가하였다. 4. SOD, POX, CAT 활성 모두 담수 처리에서 무 담수보다 낮았다. 그러나 SOD는 담수시 무 담수에 비해 크게 활성이 낮지는 않았으며 품종 간에는 익산429의 활성이 무 담수 및 담수 처리 모두 Woodrose보다 높았고 담수 시에도 익산429가 Woodrose보다 높게 유지되었다. POX 활성변화는 담수시 익산429가 지속적으로 증가한 반면 Woodrose는 큰 변화가 없었다. CAT활성은 담수 처리 초기부터 아주 낮은 활성을 보여 처리기간 동안 거의 증가하지 않았으나 무 담수시에는 3일까지 활성이 크게 증가하였다. 따라서 담수 처리 시 발아 및 초기생육기간 동안 담수내성이 약한 품종에서 SOD와 POX의 역할이 크고 ADH활성이 높게 유지되어 에너지를 공급할 수 있는 품종이 담수 시 초기생육에 유리할 것으로 사료된다.

A variety of fungal species are known to degrade cyanide through the action of cyanide hydratase, a specialized nitrilases which hydrolyze cyanide to formamide. This work is a report on two unknown and uncharacterized members from Neurospora crassa and Aspergillus nidulans. Recombinant forms of three cyanide hydratases (CHT) originated from N. crassa, Gibberella zeae, and A. nidulans were prepared after their genes were cloned with N-terminal hexahistidine purification tags, expressed in E. coli and purified using immobilized metal affinity chromatography. These enzymes were compared according to their pH activity profiles, and kinetic parameters. Although all three were similar, the N. crassa CHT has the widest pH range of activity above 50% and highest turnover rate (6.6×108 min-1) among them. The CHT of A. nidulans has the highest Km value of the three nitrilases evaluated in here. Expression of CHT in both N. crassa and A. nidulans were induced by the presence of KCN, regardless of any presence of nitrogen sources. These data can be used to determine optimal procedures for the enzyme uses in the remediation of cyanide-containing wastes.

Most vacuolar proteins are synthesized on the endoplasmic reticulum (ER) as a proprotein precursor and then transported to vacuoles. In vacuoles, they are converted into the respective mature form. TaVPE1 and TaVPE2 were isolated from the cDNA library that was prepared from the wheat kernels at 16 and 18 days after fertilization (DAF). Additionally, putative TaVPEs (TaVPE3, TaVPE4) were isolated by inverse PCR (IPCR) using GrainGenes database. Each open reading frame (ORF) encodes 495, 497, 495, 456 amino acids, respectively. TaVPEs were closely related in respect to peptide comparisons and their sequence homologies were ranged from 84% to 93%. The TaVPE genes showed various expression patterns in response to exogenous treatment of phytohormones. The transcript of TaVPE1 was detected slightly and steadily after exposure to all phytohormones and the accumulation of TaVPE2 transcript was increased from 24 hours in NaCl treatment. The transcript of TaVPE3 was increased from 48 hours in response to H2O2 and decreased after exogenous application of ABA and salicylic acid. In case of TaVPE4, the transcript of TaVPE4 were weakly detected all time points of each phytohormone treatment.

Ginsenosides have been regarded as the principal components, responsible for the pharmacological and biological activities of ginseng. Absorption of major ginsenosides at the gastrointestinal tract was extremely low, when ginseng taken orally. In order to improve the absorption and bioavailability, transformation of major ginsenosides into more active and valuable minor ginsenoside is much required. In this present study, We isolated a lactic acid bacteria Leuconostoc fallax LH3 from the Korean fermented food Kimchi, which have higher β-glucosidase activity. Using the ethanol precipitated curd enzyme of Leuconostoc fallax LH3, we investigated the biotransformation of ginsenoside Rd at different experimental condition to increase transformation. The maximum convertion was supported at 30 ℃ and decreased when temperatures increased. In order to optimize the effect of pH, the curd enzyme was mixed 20 mM sodium phosphate buffer (pH 3.5 to pH 8.0). Ginsenoside Rd was almost hydrolyzed between pH 7.0 and pH 9.0, but not hydrolyzed above pH 10.0. Ginsenoside Rd was hydrolyzed after 24 hrs incubation, but whereas the ginsenoside F2 was appeared from 36 hrs, and all ginsenoside Rd was transformed to F2 after the 60 hrs incubation. Based on this study, the curd enzyme of Leuconostoc fallax LH3 transformed the ginsenoside Rd at the 30℃ and the pH optimum of 7.0 to 9.0 after the 60 hrs incubation time.

감초의 에틸아세테이트 분획 중 flavonoid 지표물질인 liquiritin이 들어있는 분획 (GUE6)에 살구 및 복숭아 종자로부터 얻은 조효소액 (PDE, PAE, PPE)을 법제 처리하였다. 각 조효소액에서 β-glucosidase 활성도는 아몬드 (P. dulcis) 259.6 U/g 살구 (P. persica), 복숭아 (P. persica) 조효소액의 β-glucosidase 활성도가 가장 높게 관찰되었다. PDE, PAE, PPE를 이용한 발효 법제 후 liquiritigenin의 함량 비교 결과, 효소중의 β-glucosidase에 의해 liquiritin이 대사되어 항산화, 향군, 세포 독성 억제, 항치매, 항피부암 등 많은 약리효능을 가진 활성 물질인 liquiritigenin이 생산됨이 확인되었으며, 세효수 모두 liquiritin에 1.2배의 효소 처리 시 가장 대사가 활발한 것으로 나타나 변환을 위한 최적 농도로 결정되었다 세효소 중 특히 PPE 처리 시 liquiritin이 모두 liquiritigenin으로 변환됨으로써 liquiritin의 변환에 복숭아 종자 유래 효소가 가장 효율적인 것으로 밝혀졌다.

In order to examine the cross-tolerance of two chilling-tolerant cultivars (Donganbyeo and Heukhyangbyeo) and two chilling-susceptible cultivars (Hyangmibyeo and Taekbaekbyeo) to salt, paraquat, and drought, changes of physiological response and antioxidant enzymes were investigated. The seedlings were grown in a growth chamber until the 4-leaf stage. The seedlings were exposed to chilling at 5~circC for 3 days. For drought treatment, the seedlings were subjected to drought by withholding water from plants for 5 days. For paraquat study, plants were sprayed with 300~muM paraquat. For the salt stress, the seedlings were transferred to the Hoagland's nutrient solution containing 0.6% (w/v) NaCl for 4 days. Chilling-tolerant cultivars showed cross-tolerant to other stresses, salt, paraquat, and drought in physiological parameters, such as leaf injury, chlorophyll a fluorescence, and lipid peroxidation. The baseline levels of antioxidative enzyme activities, catalase (CAT) and peroxidase (POX) activities in chilling-tolerant cultivars were higher than in the chilling-susceptible cultivars. However, there were no differences in ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) activities between chilling-tolerant and -susceptible cultivars in untreated control. CAT activity in chilling-tolerant cultivars was higher than that in chilling-susceptible cultivars during chilling, salt, and drought treatments, but not during paraquat treatment. However, other antioxidative enzymes, APX, POX, and GR activities showed no significant differences between chilling-tolerant and -susceptible cultivars during chilling, salt, paraquat, and drought treatments. Thus, it was assumed that CAT contribute to cross-tolerance mechanism of chilling, salt, and drought in rice plants.

마늘 가공 공정시 발생하는 품질손실과 저장기간 감소, 급속한 변질 등의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 PPase를 적용해 식물조직의 단세포를 유리시켰다. 마늘의 단세포화를 위한 최적조건은 250 rpm으로 의 조건에서 pH 8.0으로 150분 동안 활성화 시킬 때 최적 수율의 단세포화물을 얻었다. 단세포화물과 기계마쇄물의 품질 안정성을 비교한 결과 마늘의 주요 활성요소 성분인 alliin의 함량은 기계 마쇄물이 11 mg/g에서 6.6 mg/g