초록 ▼

자외선, 이온화 방사선 및 oxidative stress로 발생되는 활성산소종들은 생명활동에 막대한 피해를 준다. Deinocococus 속 세균들은 자외선, 방사선, oxidative stress등에 매우 강한 내성을 보인다. Deinocococus 균의 자외선 및 oxidative stress 내성기작을 이해하고자 다년간 활성산소종을 제거하는 효소계(catalase, peroxidase, superoxide dismutase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase

자외선, 이온화 방사선 및 oxidative stress로 발생되는 활성산소종들은 생명활동에 막대한 피해를 준다. Deinocococus 속 세균들은 자외선, 방사선, oxidative stress등에 매우 강한 내성을 보인다. Deinocococus 균의 자외선 및 oxidative stress 내성기작을 이해하고자 다년간 활성산소종을 제거하는 효소계(catalase, peroxidase, superoxide dismutase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase 등)를 연구하고 있는데, 본 과제에서는 superoxide 제거효소인 superoxide dismutase(SOD)를 집중 연구하였다.
1. 5 종의 중온성 Deinococcus 세균들이 지닌 SOD들을 전기영동으로 해상하여 각종의 SOD 보유상을 밝혔음.
2. D. radiophilus의 SOD를 순수하게 정제하고 효소의 제반 성질을 연구하였음.
3. 성장기별, UV 및 oxidative stress에 의한 D. radiophilus SOD의 발현양상을 연구.
1. 중온성 Deinococcus 세균들은 MnSOD, FeSOD 또는 Mn/FESOD를 가지고 있으며 CuZnSOD는 가지고 있지 않다. Deinococcus 세균들의 SOD 보유 양상은 species에 따라 상이하였다. D. radiorurans, D. grandis, D. proteolyticus은 분자량 및 금속 보유상이 서로 다른 두개 이상의 SOD, 즉 isoSOD를 가지고 있으며, D. radiophilus와 D. radiopugnans은 각기 MnSOD 또는 Mn/FESOD 한 종만 가지고 있다.
2. 초음파 분쇄, 염 분획 및 겔 여과법 등으로 순수 정제한 D. radiophilus의 SOD 효소의 특이활성 (specific activity)은 32,000unit/mg 단백, 정제배수 2000배고, 수율은 약 58%였다. D. radiophilus SOD는 2개의 26$\pm$0.5kDa의 소단위로 구성된 homodimeric protein으로 분자량은 51.5 kDa 이다. SOD의 등전점은 3.8로 이제까지 보고된 세균 SOD의 등전점 중 가장 낮다. 다른 SOD와는 달리 D. radiophilus SOD의 활성 부위에 lysine 잔기가 관여하고 있는 것이 특이하다. 정제된 SOD의 N-terminal아미노산 잔기의 서열을 20개 분석한바 다른 SOD에서 발견되는 공통 잔기를 대부분 갖고 있으며, D. radiophilus MnSOD 아미노산 잔기 서열이 Aerobacter aerogens의 FeSOD와 가장 유사하였다.
3. D. radiophilus의 MnSOD의 활성는 지수기, 후기 지수기, 초기 정체기 , 정체기에 따라 점증적 변화를 보이며 정체기의 SOD 활성도는 지수기보다 25-30% 증가하였다. 지수기의 균을 K-superoxide의 농도를 달리하여 처리한 후 SOD의 활성을 살펴본 바 superoxide를 15 mM 처리한 경우 SOD의 활성이 약 50% 증가함을 관찰하였다. D. radiophilus의 MnSOD 유전자의 발현이 내적, 외적 oxidative stress의 증가에 따라 증폭됨을 확인하였다. 자외선을 조사한 균에서도 유사한 결과를 얻었음.

Abstract ▼

The obligate aerobic Deinococcus are extremely resistant to lethal effect of UV- and ionizing-radiations as well as to oxidative stress. Our laboratory has investigated the roles of reactive oxygen species (ROS) scavenging enzymes with respect of UV resistance of Deinococcus for years. SOD is the in

The obligate aerobic Deinococcus are extremely resistant to lethal effect of UV- and ionizing-radiations as well as to oxidative stress. Our laboratory has investigated the roles of reactive oxygen species (ROS) scavenging enzymes with respect of UV resistance of Deinococcus for years. SOD is the indispensable ROS scavenging enzyme in protecting cell from toxicity of superoxide by dismutating it hydrogen peroxide and molecular oxygen. The current research focused on SOD$_s$ of Deinococcus species, of which SOD would be essential for UV and oxidative resistance of them. The outcome of this study would provide valuable informations to understand a physiology of the extremely UV and oxidative resistant bacteria,
Deinococcus spp.
1. Investigation of SOD profiles occurring in five speices of mesophilic Deinococcus was made by electrophoretic resolution.
2. Purification and characterization of Deinococcus radiophilus SOD.
3. Production of SOD in D. radiophilus during growth phases and upon external oxidative stress and UV irradiation.
1. Superoxide dismutases occurring in the five mesophilic Deinococcus species were either MnSOD, FeSOD, or cambialistic Mn/FeSOD. SOD profiles of Deinococcal species were different from each other. Iso-forms of SOD were found in D. radiorurans, D. grandis, and D. proteolyticus as judged from electrophoretic mobilities and metal cofactors, whereas a single type SOD was observed in D. radiophilus (MnSOD) and D. radiopugnans (Mn/FeSOD).
2. D. radiophilus MnSOD was purified by sequential steps of ammonium sulfate fractionation and Superdex G-75 FPLC from the sonic cell-free extract. The purified SOD preparation gave about 2,000-fold purification with 58% yield. This SOD was a homo-dimeric protein (51.5 kDa) composed of two of 26$\pm$0.5 kDa subuint. An isoelectric point of SOD was quite acidic, pI, 3.8 which is the lowest pI of bacterial SOD$_s$ ever reported. For SOD activity, lysine residue seemed to be highly involved, which is rather unique in comparison of histidine, aspartic acid, and methionine of Cu/ZnSOD or MnSOD. N-terminal sequences of amino acid showed a great similarity with that of FeSOD of Enterobacter aerogens. The consensus sequences occurring in majority of SODs was found in D. radiophilus MnSOD.
3. Total SOD activity of D. radiophilus during growth was gradually increased toward stationary phase, ca 25-30% increase at stationary phase than log phase. External stress such as potassium superoxide and UV treatment caused an increase of SOD activity, about 50%. But a newly inducible SOD upon internal or external oxidative stress was not observed.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• II. 연구결과 요약문...7
• 1. 국문요약문...7
• 2. 영문요약문...9
• III. 연구내용 및 결과...10
• 1. 서론...10
• 2. 연구방법...13
• 3. 결과 및 고찰...16
• 4. 결론...18
• 5. 인용문헌...19