Substitution of Gly-96 to Ala in the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase of Klebsiella pneumoniae results in a greatly reduced affinity for the herbicide glyphosate.
Arch Biochem Biophys · 1990 · 282:433-6 · PMID 2241161 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로
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글리포세이트계 제초제의 표적이 되는 시키미산 경로 효소인 5-엔올피루빌시키미산 3-인산(EPSP) 합성효소를 암호화하는 클렙시엘라 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)의 aroA 유전자를 야생형 및 글리포세이트 내성 변이주 K. pneumoniae K1 모두로부터 클로닝하고 염기서열 분석하였다. 이 변이주는 글리포세이트에 둔감한 EPSP 합성효소를 보유하고 있다. 두 유전자 모두 대장균(Escherichia coli)에서 발현되었으며, 영양 결핍성 aroA 돌연변이를 보완할 수 있었다. 형질전환된 세포는 야생형 또는 변이형 EPSP 합성효소의 과발현으로 인해 글리포세이트에 대한 내성이 증가한 것을 보여주었다. K. pneumoniae aroA 유전자의 뉴클레오타이드 서열 분석 결과, 427개의 아미노산으로 구성된 단백질 코딩 영역이 확인되었으며, EPSP 합성효소의 추정 분자량은 45,976이었다. 두 aroA 대립유전자 비교 결과, 추론된 아미노산 서열에서 Gly-96이 Ala로 치환되는 단일 염기 변화가 관찰되었다. 다른 알려진 EPSP 합성효소 서열과의 비교를 통해 이 돌연변이가 고도로 보존된 영역에 위치함을 보여주었으며, 이는 해당 영역이 제초제 글리포세이트 결합에 필수적임을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
The aroA gene of Klebsiella pneumoniae encoding the shikimate pathway enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate (EPSP) synthase, which is the target of the herbicide glyphosate, was cloned and sequenced from both the wild-type and the glyphosate-resistant mutant K. pneumoniae K1, which possesses a glyphosate-insensitive EPSP synthase. Both genes were expressed in Escherichia coli and were capable of complementing an auxotrophic aroA mutation. The transformed cells showed increased tolerance to glyphosate due to the overproduction of either the mutant or the wild type EPSP synthase. Nucleotide sequence analysis of the K. pneumoniae aroA gene indicated a protein-coding region of 427 amino acids with a derived Mr for the EPSP synthase of 45,976. Comparison of the two aroA alleles showed a single base change resulting in a substitution of Gly-96 to Ala in the deduced amino acid sequence. By comparison with other known EPSP synthase sequences the mutation was shown to be located in a highly conserved region, indicating that this region is essential for the binding of the herbicide glyphosate.| 저자 | Sost, D.; Amrhein, N. |
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| 저널 | Archives of biochemistry and biophysics |
| 권·호·쪽 | 282(2), 433-6 |
| PMID | 2241161 |
| DOI | 10.1016/0003-9861(90)90140-t |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Alanine; Alkyl and Aryl Transferases; Amino Acid Sequence; Base Sequence; DNA, Bacterial; Drug Resistance, Microbial; Glycine; Herbicides; Klebsiella pneumoniae; Molecular Sequence Data; Mutation; Restriction Mapping; Transferases; Glyphosate |