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한국미생물·생명공학회지검색

Microbiology and Biotechnology Letters


  • - 주제 : 자연과학분야 > 생물
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 계간
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : - / SCOPUS
  • - ISSN : 1598-642x
  • - 간행물명 변경 사항 : 산업미생물학회지(~2001)→한국미생물·생명공학회지(2002~)
논문제목
수록 범위 : 37권 2호 (2009)

보문 : 유전자조작, 균주분리 ; 상업용 김치 생산과정에서 대장균유사세균의 발생과 억제

이수진 ( Su Jin Lee ) , 한태원 ( Tae Won Han ) , 김마리 ( Ma Rie Kim ) , 설경조 ( Keyung Jo Seul ) , 박유미 ( Yu Mi Park ) , 진익렬 ( Ing Nyol Jin ) , 김사열 ( Sa Youl Ghim )
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김치 소비가 증가하면서 공장에서 큰 규모로 만들어지게 되었다. 그래서 상업용 김치의 위생 상태는 주 관심사가 되었다. 충분히 발효되지 않은 상업용 김치로부터 17종의 대장균유사세균(coliform bacteria)을 분리하였다. 16S rDNA 분석에 의하여 Enterobacter intermedius, Ent. cloacae, Ent. amnigenus, Klebsiella terrigena, K. ornithinolytica, K. oxytoca, Hafnia alvei 등의 3속 7종으로 부분 동정되었다. 한편, 오래된 배추김치로부터 Lactobacillus paraplantarum KNUC25라고 부분 동정된 젖산균이 분리되어 그의 항미생물 활성이 보고되었다. 이 균주는 spot-on the lawn test와 세포생존실험을 통하여 본 연구에서 분리한 대장균유사세균과 몇몇 유해한 대장균유사세균에 대하여 항세균 활성을 보여 주었다. 상업용 김치에 있는 대장균유사세균은 L. paraplantarum KNUC25균주 배양 상층액의 첨가에 의하여 효과적으로 억제되었다.

보문 : 유전자조작, 균주분리 ; Streptomyces coelicolor A3(2)로 부터 β-Glucosidase 유전자 클로닝 및 재조합 효소의 특성

김재영 ( Jae Young Kim ) , 김봉규 ( Bong Kyu Kim ) , 이용섭 ( Yong Sub Yi ) , 강창수 ( Chang Soo Kang ) , 안중훈 ( Joong Hoon Ahn ) , 임융호 ( Yoong Ho Lim )
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Streptomyces coelicolor A3(2)의 β-glucosidase 유전자를 분리하여 대장균에서 발현하여 특성을 조사하였다. 최적 활성을 나타내는 온도는 pH 5에서는 20℃, pH 6에서는 60℃에서 높은 활성을 나타냈다. pH에 따른 활성은 pH 3 이하와 pH 9 이상의 범위에서는 낮은 활성을 나타냈으며 pH 7에서 가장 높은 활성을 나타냈다. α-pNPG(ρ-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside), β-pNPG (ρ-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside), β-pNPF(ρ-nitrophenyl-β-D-fucopyranoside)는 pH 3-10까지 비슷한 활성을 나타냈으며, α-pNPG가 pH 7에서 다소 높은 활성을 보였다. β-pNPGA는 pH 5-9까지 높은 활성을 나타냈으며, 특히 pH 9에서 3배 이상의 높은 활성을 나타냈다. 기질 α-pNPG, β-pNPG, β-pNPF의 온도에 따른 활성변화는 β-pNPF의 활성이 60℃에서 증가하였고, β-pNPGA는 30-50℃까지 활성이 증가하여 50℃에서 최대활성을 나타내었다. 당화 flavonoid를 이용한 기질특이성의 상대활성은 daidzin, glycitin, genistin, 순으로 나타났으며 esculin과 apigenin-7-glucose는 기질로 사용하지 않았다. β-Glucosidase 활성은 EDTA, DTT에 의해 억제되었으며, MnSO4, CaCl2, KCl, MgSO4에 의해 증가하였고, 특히 Mn이온에 의해 증가하였다. CuSO4, NaCl에 의해 효소활성이 저해되었으며, 특히 ZnSO4의 경우 효소활성이 강하게 억제되었다.
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단백질 인산화를 통한 세포내 신호전달기구 중 serine/threonine kinase에 속하는 Akt/PKB는 세포 생존과 사멸, 당대사 등을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로, Akt/PKB 단백질은 천연물질들로부터 항암제를 탐색하기 위한 한 가지 target으로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 Akt/PKB 단백질을 대량으로 생산하기 위하여 대장균의 단백질 발현 시스템을 이용하여 human Akt/PKB 단백질을 발현시켰다. 대장균에서 대량 발현된 Akt는 일반적인 조건에서는 inclusion body를 형성하였다. 배양온도 27℃에서 0.01-0.09 mM IPTG로 발현 유도 시 발현된 human Akt/PKB 단백질상당 부분이 가용화 되었다. 발현된 Akt kinase를 Ni(2+)-NTA agarose column으로 정제하고, anti-Akt antibody를 이용하여 정제된 단백질이 Akt kinase 임을 확인하였다. 정제된 human Akt/PKB 단백질은 세포추출물에 존재하는 인산화 단백질을 이용하여 in vitro에서 인산화 되었으며, 인산화된 활성형 human Akt/PKB protein kinase는 human Akt/PKB protein kinase 특이 형광 peptide를 특이적으로 인산화하였다.

보문 : 유전자조작, 균주분리 ; 독도에 서식하는 가지과식물로부터 분리된 근권세균의 특성

함미선 ( Mi Seon Ham ) , 박유미 ( Yu Mi Park ) , 성혜리 ( Hye Ri Sung ) , 류충민 ( Choong Min Ryu ) , 박승환 ( Seung Hwan Park ) , 김사열 ( Sa Youl Ghim ) , ( Marilyn Sumayo )
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독도에 자생하고 있는 야생 가지과 식물근권세균들의 특성을 밝히기 위해 까마중을 채집하였다. 까마중 근권으로부터 총 44종의 포자형성세균 혹은 질소고정세균을 분리하였다. 이 균주들은 16S rDNA 염기서열을 이용하여 부분 동정하였다. PGPR로써의 특성을 밝히기 위해 옥신 생산능, 인 가용능, 그리고 Siderophore 형성능을 측정하였다. 식물생장호르몬인 옥신을 형성하는 균주는 19종, 난분해성 인을 분해할 수 있는 균주는 8종, 식물병원균을 억제하는 siderophore를 형성할 수 있는 균주는 13종으로 확인되었다. 우리나라에서 널리 재배되고 있는 가지과식물인 담배와 고추에 직접 적용하여, 식물의 생장 촉진 효과 및 식물 전신유도저항성 효과를 확인하였다. 특히 KUDC1009는 식물의 생장 촉진 효과 그리고 식물병원균에 대한 저항성을 증가시키는 등 다기능의 능력을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 독도의 근권세균들은 다양한 스트레스 환경하에서 야생 까마중이 생존하는데 많은 도움을 주는 것을 추측 할 수 있었다.

보문 : 효소, 대사산물 ; 메타게놈유래의 저온성 에스터라제 EM2L8의 효소적 특성과 이를 활용한 고지혈증 치료제 키랄소재의 생산

정지혜 ( Ji Hye Jung ) , 최윤희 ( Yun Hee Choi ) , 이정현 ( Jung Hyun Lee ) , 김형권 ( Hyung Kwoun Kim )
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에스터라제 EM2L8 유전자를 E. coli 균에서 발현하고 에스터라제 활성을 분석한 결과, 40-45℃에서 최적의 효소활성을 보였다. 15℃에서 최대활성의 45% 활성을 보였고 15-45℃ 사이의 활성화에너지는 4.9 kcal/mol로 계산됨으로써 전형적인 저온 적응효소인 것으로 밝혀졌다. 또한, 4℃에서 장기보관해도 효소활성이 전혀 줄어들지 않음을 통해서 저온에서 안정한 효소임을 알게 되었다. 반응액에 에탄올, 메탄올, 아세톤을 15% 농도까지 첨가해도 효소활성이 줄어들지 않았으며 DMSO의 경우, 40% 농도까지 첨가해도 효소활성이 유지되는 것으로 나타났다. 이 효소 40 U을 Tris-HCl 용액(1.2mL, pH 9.0)에 넣고 30℃에서 (R,S)-ECHB(0.5%, 38 mM)의 분해반응을 수행한 결과, 기질이 가수분해되어 CHBacid가 생성되며 기질의 분해속도는 6.8 μmole/h로 계산되었다. (R)-ECHB 보다 (S)-ECHB 기질을 빠르게 분해하였으며 전환수율이 80%일 때, e.e.s 값이 40%로 측정되었다. 반응액에 DMSO를 10% (v/v) 농도로 각각 첨가한 결과, 기질의 분해속도는 10.4 μmole/h로 증가되었다. 하지만 DMSO의 유무와 상관없이 전환수율에 따른 e.e.s 값은 유사하게 나타났다. 결론적으로 이 효소는 저온과 각종 유기용매 하에서도 높은 안정성과 활성을 갖고 있기 때문에 각종 의약품의 유기합성공정에서 효소촉매로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

보문 : 효소, 대사산물 ; 돼지 장관으로부터 분리한 Lactobacillus sp. HN 235 균주가 생산하는 항균물질의 특성

신명수 ( Myeong Su Shin ) , 한선경 ( Sun Kyung Han ) , 최지현 ( Ji Hyun Choi ) , 지애란 ( Ae Ran Ji ) , 김경수 ( Kyeong Su Kim ) , 이완규 ( Wan Kyu Lee )
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항생제 대체물질로서 양돈용 생균제를 개발하기 위하여, 돼지의 소장 및 대장으로부터 500균주의 미생물을 분리하였으며, 항균물질인 박테리오신을 생산하는 5균주를 최종적으로 선발하였다. 선발균주들은 모두 Lactobacillus 속으로 동정되었으며, 생균제를 개발할 목적으로 상기 균주 중 Lactobacillus sp. HN 235 균주에 대한 균주 및 박테리오신 특성을 조사하였다. HN 235 균주의 성장시간에 따른 생균수 및 항균활성을 측정한 결과, 18시간째 최대 3.5×10(9) cfu/mL까지 성장하였으며, 항균활성은 유도기에 나타나기 시작하여 정체기에 6,400 AU/mL로 최고의 활성을 보이다가 급격하게 활성을 상실하였다. HN 235 균주가 생산하는 박테리오신은 병원성 균주로 알려진 L. monocytogenes와 Cl. perfringens에 대하여 강한 항균능력을 나타냈으며, 상기 박테리오신의 항균활성은 단백질 분해효소 처리시 활성을 상실하였다. 또한 95℃에서도 활성을 유지하였으며, pH 2~10범위 및 유기용매에 대해서도 비교적 안정한 항균활성을 나타내었다. SDS-PAGE를 실시하여 분자량을 측정한 결과, 대략 5 kDa으로 확인되었다.

보문 : 효소, 대사산물 ; 마(Dioscorea batatas Decne)의 항균, 항산화 및 항혈전 활성 평가

김지인 ( Jee In Kim ) , 장한수 ( Han Su Jang ) , 김종식 ( Jong Sik Kim ) , 손호용 ( Ho Yong Sohn )
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본 연구에서는 마의 부가적인 생리활성 탐색을 위해 건조마로부터 메탄올 추출물을 조제하고, 이로부터 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올의 다양한 유기용매 분획물 및 물 잔류물을 조제하여 각각의 항균, 항혈전 및 항산화 활성을 평가하였다. 마 추출물의 66.7%는 물 잔류물로서, 메탄올 추출물의 상당량이 수용성 성분임을 확인하였으며, 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량은 에틸아세테이트 분획에서 가장 높게 나타났다. 항균 활성의 경우, 에틸아세테이트 분획물 500 μg/disc에서 Staphylococcus aureus를 제외한 실험세균 모두에서 우수한 항세균 활성이 나타났으며, 항진균 활성은 모든 시료에서 나타나지 않았다. 항혈전 활성은 메탄올 추출물에서 우수하였으며, 4.8 mg/mL 농도에서 99.5초의 트롬빈타임을 나타내어 아스피린과 동일 활성을 위해서는 3.2배 농도가 필요하였다. 메탄올 추출물 및 유기용매 분획물의 항산화 활성 평가 결과, 에틸아세테이트 분획이 80.5 μg/mL의 IC50를 나타내어 우수한 DPPH 소거능을 나타내었으며, SOD 유사활성은 vitamin C의 43%, 환원력의 경우 BHT의 82,7%를 나타내어 매우 강력한 항산화 활성 물질을 포함하고 있음을 확인하였다.

보문 : 발효, 세포배양, 생물공정 ; Tolypocladium inflatum을 이용한 Cyclosporin A 발효에서 아미노산과 유기질소원의 영향

김정근 ( Jeong Keun Kim ) , 이병규 ( Byung Kyu Lee ) , 장석원 ( Seog Won Chang ) , 박용덕 ( Yong Deok Park ) , 노용택 ( Yong Taek Rho )
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Cyclosporin A 분자의 구성 아미노산 가운데 분지 아미노산인 valine, leucine, isoleucine, threonine 등에 대한 첨가효과를 확인한 결과, L-valine 첨가구는 비첨가구보다 cyclosporin A 역가는 3.7배, cyclosporin A 구성비율은 약 40%로 가장 크게 증가하였다. 그리고 L-valine의 최적 농도는 0.75%로서 비첨가구에 비하여 cyclosporin A 역가는 3배, cyclosporin A 구성비율은 30% 증가하였다. 그러나 L-valine1% 단독 첨가구보다 L-valine 0.5%, L-leucine 0.5% 혼합구가 cyclosporin A 역가에서는 약 16% 우수하였고, cyclosporin A 구성비율에서는 약 5% 증가하였다. 또한 다양한 유기질소원의 첨가 효과를 확인한 결과, meat peptone인 Bacto-peptone 첨가구는 유기질소원 비첨가구보다 cyclosporin A의 역가는 약 2배, cyclosporin A 구성비율은 약 13% 증가하였고, Bacto-peptone의 최적농도는 1%인 것으로 확인되었다. 그러나 Casiton, Tryptone, NZ-amine 등 우유 유래 유기질소원 첨가구의 경우, 비첨가구보다 cyclosporin A 역가가 오히려 약 10-20% 감소하는 현상을 보여 cyclosporin A 생합성을 억제하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 최적화된 배지 조건에서, 모균주인 T. inflatum ATCC 34921와 UV 조사로 얻어진 4종의 cyclosporin A 고생산 변이주 4종의 생산성을 비교한 결과, 변이주 YHC-004의 cyclosporin A 역가는 3,430 mg/L로 모균주인 ATCC 34921보다 약 7.1배로 증가하였지만, 모균주와 변이주 4종의 cyclosporin A 구성비율은 약 93-94% 범위에서 비슷한 값을 보였다.
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Bacillus sp. A-6의 배양액의 상등액으로부터 한외여과와 5 mM sodium acetate, pH 5.0 용액으로 평형화된 SP-Sepharose column을 사용한 이온교환 크로마토그래피에 의해 xylanase를 정제하였다. Column에 흡착된 xylanase는 0.05 M NaCl 이하의 농도에서 용출되었다. 용출된 xylanase가 SDS-PAGE에서 단일 펩티드 밴드로 분리되어 순수함을 확인하였으며 oat spelt xylan을 기질로한 zymogram에서 xylan을 분해하는 밴드로 나타났다. Xylanase의 분자량은 SDS-PAGE에서 15,000이었고 겔여과 크로마토그래피에서 14,100 이었다. 박층막 크로마토그래피에서 xylanase가 oat spelt xylan을 xylobiose와 xylooligosaccharide로 분해함을 보였다. Xylanase를 가열할 때에 상대활성도가 40℃에서 7시간 후에 80%로 감소하였으며 60℃에서는 1시간 후에 40% 이하로 감소하였다.

보문 : 발효, 세포배양, 생물공정 ; Rhodobacter capsulatus hemA 유전자 발현 대장균에 의한 5-Aminolevulinic Acid 생산의 최적화

양동수 ( Dong Soo Yang ) , 박문원 ( Moon Won Park ) , 임수진 ( Soo Jin Lim ) , 김민정 ( Min Jeong Kim ) , 신유리 ( Yu Ri Shin ) , 박찬수 ( Chan Soo Park ) , 현영 ( Young Hyun ) , 강대경 ( Dae Kyung Kang )
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Rhodobacter capsulatus 유래의 hemA 유전자를 항시발현벡터(pHCEIIB vector)에 클로닝한 후 과발현시킨 Escherichia coli BLR(DE3) 균주를 사용하여, 5-aminolevulinic acid(ALA) 생산을 위한 적정 배양조건을 조사하였다. ALA 생산을 위한 배양온도는 37℃보다는 30℃에서 더 나은 결과를 나타내었다. Glycine 농도가 세포생장에 미치는 영향이 컸으며, 세포생장을 저해하지 않고ALA를 고농도로 생산하기 위한 적정 glycine 농도는 5-10 g/L 수준이었다. Succinic acid의 적정 첨가수준은 10-20 g/L이었으며, succinic acid의 일부를 glutamate로 대체할 경우에 ALA의 생산량을 향상시키는 효과가 있었다. 한편, 배지 중의 glucose 첨가는 ALA 생산성을 저하시키는 결과를 초래하였다. 이상과 같은 배양 조건 최적화를 통한 jar-fermentor 발효실험을 통하여, 고가의 유도제(IPTG)나 ALA dehydratase inhibitor를 첨가하지 않고도 8.2 g/L 수준의 고농도 ALA를 얻을 수 있었다.
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