• Applied Biological Chemistry
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• 제48권3호
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• pp.189-200
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• 2005

생물학적 질소고정과정의 연구는 학문적으로나 산업적으로 매우 중요한 과정이다. 본 총설에서는 공업적 질소고정과 비교되는 생물학적 질소고정의 특징을 간단히 살펴보고, Azotobacter vinelandii에서 연구되고 있는 생물학적 질소고정효소의 특징을 다룬다. 생물학적 질소고정과정은 다양한 생명체에서 일어나며, 최근에는 미생물인 A. vinelandii에 그 작용 메커니즘에 관한 연구가 집중되어 있다. 공기중의 질소를 암모니아로 변환시키는 질소고정은 화학적으로 환원 반응에 해당하므로 전자의 공급이 필요하다. 생물학적 질소고정을 담당하는 질소고정효소는 촉매반응을 위해 생물학적인 환원력을 사용하여 전자를 공급받아, Fe 단백질의 $Fe_4S_4$ cluster와 MoFe 단백질의 P-cluster를 거쳐 질소 환원 반응이 일어나는 FeMo-cofactor로 전달한다. 이러한 전자전달의 과정과 수소이온의 전달 과정은 질소고정효소의 반응 메커니즘 이해에 매우 중요한 과정이며, FeMo-cofactor와 질소분자의 상호작용은 생물학적 질소고정 메커니즘의 중심에 있다. 질소고정 작용 메커니즘의 연구에는 X-선 단백질 결정학, EPR과 $M{\ddot{u}}ssbauer$ 등의 다양한 분광학적 방법과, 효소의 기질과 저해제의 상호작용을 연구하고 mutant와 비교하는 생화학적 접근방법, 그리고 FeMo-cofactor의 모델 화합물을 합성하여 연구하는 화학적 방법 등이 적용되었다. 이들 분야의 최근 연구결과를 소개하며, 마지막으로, 다양한 연구 결과에 바탕하여 새로운 질소고정효소의 작용 기작이 제안하였다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.192-201
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• 2016

최근 북극해의 축치해(Chuckchi Sea)로부터 저온지질분해 효소활성을 보이는 Psychrobacter sp. ArcL13 균주가 분리되었다. 그러나 낮은 발현 양 때문에, 이 효소의 다양한 분야에서의 활용에 제약을 받아왔다. 따라서 유전자 재조합 기술을 이용하여, 이 효소를 대량생산하는 기술개발이 필요하였다. 재조합 지질분해효소를 만들기 위해서는 우선 해당 유전자의 동정이 필요하였기 때문에, Psychrobacter sp. ArcL13 균주로부터 PCR을 이용한 gene prospecting 방법으로 새로운 지질분해효소 유전자인 ArcL13-Lip을 분리하고 전체 염기 서열을 규명하였다. 염기 서열 분석결과 ArcL13-Lip은 일부 Psychrobacter 속 박테리아 유래의 지질분해효소들과 염기 서열의 유사성은 낮지만, 84-90%의 아미노산 서열 유사성을 보였다. ArcL13-Lip 전체 유전자를 대장균에서 발현시키고 전기영동으로 분석한 결과, 재조합 ArcL13-Lip은 약 35 kDa의 분자량을 보였으며 단백질 봉입체 형태로 발현되었다. Unfolding된 ArcL13-Lip을 다양한 첨가물이 포함된 완충용액에서 refolding 시킨 결과, glucose에 의해서 refolding 효율이 가장 크게 증가하였다. Refolding된 재조합 ArcL13-Lip은 다양한 p-nitrophenyl ester 중 p-nitrophenyl caprylate과 p-nitrophenyl decanoate에 대해 가장 높은 효소활성을 보였다. 온도에 따른 효소활성을 조사한 결과 ArcL13-Lip은 $40^{\circ}C$에서 최고의 활성을 나타내었고, $10^{\circ}C$와 $20^{\circ}C$에서 각각 최고 활성 대비 약 40%와 73%의 효소활성을 나타내었다. 이와 같이 ArcL13-Lip은 전형적인 저온활성 효소의 특징을 보여주었다.

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• 제34권2호
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• pp.169-177
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• 2009

천연 식물 추출물을 구강 질환에 활용하는 방안을 모색하기 위하여, 본 연구는 인진쑥에서 추출한 쑥추출액을 치의학분야에 활용하고자 S. gordonii Challis, S. gordoii G9B, S. mutans GS5, S. sobriuns 6715, E. faecalis ATCC 4083, A. actinomycetem Y4, P. gingivalis A7A1-28, P. gingivalis W83, Pr. intermedia ATCC 25611, F. nucleatum KTCT 2488, C. albicans ATCC 18804에 대한 항균효과를 미생물학적으로 실험하여, 생균수 검사를 통해 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 인진쑥추출액에 의한 최소억제농도(minimum inhibitory concentration; MIC)와 최소살균농도(minimum bactericidal concentration; MBC)가 모두 쑥추출액 농도 2.0%이하에서 관찰된 세균은 치주질환 원인균인 P. gingivalis A7A1-28와 P. gingivalis W83, Pr. intermedia ATCC 25611로 나타났다. 2. P. gingivalis A7A1-28의 MIC는 쑥추출액 농도 1.2%, MBC는 2.0%로 관찰되었다. 3. P. gingivalis W83의 MIC는 쑥추출액 농도 1.4%, MBC는 2.0%로 관찰되었다. 4. Pr. intermedia ATCC 25611의 MIC는 쑥추출액 농도 1.2%, MBC는 2.0%로 관찰되었다. 천연 자연물질인 인진쑥이 구강질환을 일으키는 대표적인 균주에 대한 효과를 연구한 본 실험의 결과, 인진쑥은 구강 세균, 특히 P. gingivalis A7A1-28와 P. gingivalis W83, Pr. intermedia ATCC 25611에 대한 항균효과가 있음이 증명되었다. 따라서 이 천연물질이 부작용이 없는 한계 내에서 사용된다면, 구강질환자의 구강 환경 개선을 위한 치약, 구강세척제 등의 구강용품들을 통해 임상에 적극적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국가금학회:학술대회논문집
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• 한국가금학회 2003년도 국제 심포지움
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• pp.37-54
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• 2003

포유동물과 마찬가지로 암탉은 태어날 병아리에게 계란을 통해서 면역항체를 이행시켜 해로운 병원균의 침입으로부터 병아리를 보호해준다 . 즉 어미 닭의 혈청으로부터 특정항체가 난황에 이행되고 이 면역항체를 IgY 라고 부르며 이것이 발육중인 태아와 갓 부화한 병아리의 면역항체가 되는 것이다. 상대적으로 면역능력이 낮은 갓 부화한 병아리는 병원균에 대한 방어능력을 계란을 통해 어미로부터 받은 항체를 통해 얻는다. 그 결과, 난황 내에는 많은 양의 IgY를 보유하게 되고 이 면역물질이 있으므로 말미암아 계란 내에 들어와 있는 병원균이냐 외부에서 들어오려는 병원균을 무력화시켜 아무 탈없이 병아리가 부화하게 된다 . 이처럼 산란계에 각종 병원균을 접종함으로서 면역항체 IgY 가 많이 들어 있는 계란을 생산할 수 있다. 난황 1 개에는 136~340 mg 의 IgY 가 들어있고 이는 난황 $m\ell$ 당 8~20 mg의 IgY 가 함유되어 있는 셈이다. 그리고 산란계 한 마리로부터 일년에 30 g 이상의 IgY 를 얻을 수 있다. 산란계에 항원을 접종하여 난황으로부터 IgY 를 수확하면 IgY g 당 10＄ 도 안 되는 낮은 비용으로 항체를 얻을 수 있게 된다. 이에 비하여 포유동물의 경우 19 의 IgG 를 얻는데 20,000＄가 소요된다. 이와 같은 IgY 제조기술을 의학, 공중 보건, 수의학, 식품안전과 같은 분야에 응용을 함으로써 잠재력이 높은 새로운 시장을 여는 장이 될 것이다. IgY 기술을 더욱 폭넓게 활용할 수 있는 분야들로는 생물제제나 의학진단기구, 생리적 기능성 물질이나 기능성식품의 개발, 질병예방을 위한 경구투여제 그리고 질병감염을 막는 특정 병원균성 항미생물 제제와 같은 것들을 들 수 있다. 이 논문에서 우리가 강조하고자 하는 것은 IgY 가 함유된 계란을 생산하고 섭취하였을 때 특정항체들의 결합을 통해 병원성 미생물의 성장이나 군체를 형성하는 것을 무력화시켜 결과적으로 병원균을 감소시키거나 억제시킨다는 점이다. 오늘날 약물에 내성을 지닌 박테리아의 출현으로 질병감염을 막는데 항생제의 사용효과가 점차 감소하고 있기 때문에 이러한 항생제를 대체할 수 있는 방안으로 계란항체를 이용할 수 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제24권호
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• pp.5-38
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• 1991

비료(肥料)를 공업적(工業的)으로 제조(製造)하여 농업(農業)에 사용(使用)하기 시작(始作)한 이래(以來) 신비종(新肥種)의 개발(開發)에 대한 관심(關心)은 부단(不斷)히 계속(繼續)되어 왔으며 현재(現在)에도 어느 국가(國家)나 생산업계(生産業界)에서 개발(開發)을 위한 노력(努力)을 많이 기우리고 있음이 현실(現實)일 것이다. 어느 국가(國家)와 어느 시대(時代)에 있어서나 현존(現存) 비종(肥種)을 생산(生産)함에는 소비(消費)와 생산면(生産面)에서 상응(相應)하는 사정(事情)이 있었을 것이며 또한 미래(未來)에도 신비종(新肥種)을 개량(改良)하거나 창제(創製)함에는 여러 가지 관련문제(關聯問題)를 검토(檢討)하여 새로운 요구(要求)에 합리적(合理的)으로 부합(符合)되도록 설계(設計)해야 할 것이다. 비료(肥料)는 현대(現代) 농업(農業)에서 불가피(不可避)하게 사용(使用)되는 기본자재(基本資材)이며 세계적(世界的)으로 그 소비(消費)가 증가(增加)되나 국가별(國家別) 농업(農業)의 특수성(特殊性)에 맞추어서 비료(肥料)의 형태(形態)와 생산량(生産量)에 차이(差異)가 있게 되며 또 변화(變化), 개량(改良)될 것이다. 우리나라의 농업(農業)이 최근(最近) 급속(急速)히 변화(變化)되면서 생산수단(生産手段)과 경영(經營)에도 큰 변혁(變革)이 불가피(不可避)하게 따라야 할 것으로 판단(判斷)된다. 생산수단(生産手段)의 개량(改良)은 농산물(農産物) 생산가(生産價)를 낮추고 노력(勞力)의 투입(投入)을 줄이며 우수품질(優秀品質)의 농산물(農産物)을 안정적(安定的)으로 생산(生産)하기 위한 대응책(對應策)이 될 것이다. 비료(肥料)의 사용(使用)은 이러한 시대적(時代的) 요구(要求)에 맞추어 신비종(新肥種)이 개발(開發)되고 시용기술면(施用技術面)에서 발전(發展)이 있어야 될 것이다. 미래(未來)의 우리 나라 농업(農業)을 위하여 개발(開發)되어야 할 비종(肥種)의 형태(形態)와 그에 관련(關聯)되는 요건(要件)은 다음과 같이 요약(要約)된다. 1. 시비효율(施肥效率)을 높히기 위하여서나 성력재배(省力裁培)를 위하여 완효성(緩效性) 비료(肥料) 특히 질소비료(窒素肥料)의 신비종(新肥種) 개발(開發)이 절실(切實)히 필요(必要)하다고 판단(判斷)됨. 신비종(新肥種)은 대상작물(對象作物)의 종류(種類), 재배방식(裁培方式) 및 기계화(機械化) 상태(狀態)에 적합(適合)한 형태별(形態別)로 제조(製造)됨이 바람직함. 완효성(緩效性) 질소비료(窒素肥料)의 제조(製造)에는 화학합성(化學合成), 성형화(成形化), 흡착화(吸着化) 및 피복화(被覆化) 방식중(方式中) 성형화(成形化)에 의한 것이 최다(最多)이나 피복화(被覆化)도 재료(材料)와 기술(技術)의 발전(發展)에 따라 증가(增加)의 경향(傾向)임. 2. 현존(現存) 복합비료(複合肥料)의 토양(土壤) 및 작물(作物)에 대한 적합성(適合性)을 재검토(再檢討)하여 효율(效率)을 높히도록 개량(改良)함. 3. 소시비방식(少施肥方式)의 영농(營農)으로서 환경(環境)을 오염(汚染)으로부터 방호(防護)할 것이며 4. 작물종류(作物種類)(품종포함(品種包含)) 유전자형별(遺傳子型別) 비료감응성(肥料感應性)을 검정(檢定)하여 소시비(少施肥), 고효율(高效率)을 기(期)하도록함. 5 작물(作物)의 영양생리학(營養生理學) 분야(分野)에서도 비료외적(肥料外的)인 성장관련요인(成長關聯要因)의 작용(作用)을 연구(硏究)하여 응용(應用)의 가능성(可能性)을 추구(追究)함이 미래(未來)의 한 과제(課題)가 될 것으로 생각됨. 예(例): 유전공학적(遺傳工學的) 기법(技法)에 의한 성장인자(成長因子)의 개량(改良) 또는 시비효율(施肥效率)의 증대(增大) 작물성장(作物成長)과 미생물활동(微生物活動)과의 상호관계(相互關係) 등(等). 6. 가용(可用) 자원(資源)의 비료화(肥料化)를 위하여 타산업(他産業)의 부산물(副産物) 및 폐기물(廢棄物) (특히 유기질(有機質) 자원(資源))을 효율적(效率的)으로 재활용(再活用)하도록 함.

• 한국가금학회지
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• 제37권1호
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• pp.63-68
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• 2010

본 시험은 산란계 사료 내 사과박 발효물의 첨가가 산란계 생산성, 계란 품질 및 장내 미생물 변화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 57주령 Hy-Line을 200수를 공시하여 5처리, 4반복, 반복당 10수씩 배치하여 10주간 사양 시험을 실시하였다. 시험구는 무첨가구(Control, C)와 산란계 사료 내 생균제 0.1% 첨가구(T1), 사과박 발효물 1.0% 첨가구(T2), 계피0.1%첨가구(T3) 및 계피를 첨가한 사과박 발효물 1.0% 첨가구(T4)로 처리구를 나누어 시험을 실시하였다. 시험 전기간 동안 총 산란율에서는 각 처리구간 유의적인 차이는 인정되지 않았으나 대조구와 비교하였을 때 생균제 및 발효 사과 부산물 첨가구에서 6.1% 개선되는 결과를 나타내었다. 계피 0.1% 첨가구에서는 무첨가구 대비 4.5% 개선되는 결과를 나타내었다. 시험 기간 동안 계란 품질 조사 결과 전체 처리구에서 유의적인 차이는 없었으나, 신선도의 경우 무첨가구와 비교 시 발효 사과 부산물 처리구에서1.2%의 개선 효과를 나타내어 안전 양계 산물 생산에 대한 가능성을 나타내었다. 시험 전 기간 동안 혈액 생화학 및 혈구에 대해 처리구간 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 결과적으로 산란계 사료 내 발효 사과 부산물의 첨가 급여는 산란계에 있어 생산성에 대해 개선 효과를 가지며, 향후 곡물 수급의 불안정 및 양계 분야에 대체 자원의 필요성을 고려할 때 농산부산물을 활용한다는 점에서 충분한 가능성을 시사한 결과라 할 수 있다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권2호
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• pp.153-160
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• 2010

전염병발생 감염가금 매몰처리방법은 침출수 및 악취발생 등 환경오염의 원인이 되고 있어 폐사가금의 처리문제가 중요한 현안으로 대두하고 있다. 본 연구에서는 친환경 처리방법으로 감염가금 처리형태와 계분, 톱밥 등을 혼합한 퇴비화방법이 분해특성 및 발효 소독에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 소형 포트시험에서 가금 통처리에 비해 가금을 절단살균 처리한 경우 분해가 잘 되고 악취발생도 상대적으로 적게 나타났으며, 여기에 고온성 미생물을 처리한 경우 조기에 온도는 상승되었으나, 발효포트 규모가 소형으로 온도상승 및 온도지속기간이 길지 않았다. 그러나 절단살균한 가금처리량을 증대하여 중층처리법에 의한 발효시험결과 1일 만에 $54^{\circ}C$까지 온도가 상승되고 이후 4주간 $55^{\circ}C$ 이상 유지되었고, 분해도 잘 되었으며 악취발생도 하우스 외측에서는 경미하게 느끼는 정도인 것으로 나타났다. 또한 발효소독 효과를 알아보기 위하여 AI, ND를 분변에 접종하여 $56^{\circ}C$ 조건에서 바이러스의 증식여부를 조사한 결과 AI virus의 경우 60분 처리, ND의 경우 30훈 처리 이후 생존이 인정되지 않았다. 따라서 전염병 발생지역에서 가금류를 현지 살균한 후 사육장내의 분변, 톱밥 등을 혼합하여 퇴비화한다면 환경오염을 줄이고 발효소독 효과도 높일 수 있을 것으로 예상되어 금후 관련분야에서 퇴비이용 작물재배 적응성, 안전성 등 관련연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제30권6호
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• pp.1082-1094
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• 2023

본 연구는 무김치에서 우점균인 Leuconostoc속의 균주 특성을 살펴보고 유용한 균주를 발굴하여 소재화하기 위해 수행되었는데, 이들 Leuconostoc속 4균주의 효소학적 특성, 안전성 평가, 및 면역증강 효과는 양성대조구 LGG와 함께 비교·분석하였다. 효소활성 평가에서 모든 시험균주들은 벤조피렌과 같은 발암성 전구물질 생성과 연관된 β-glucuronidase 효소활성을 갖고 있지 않았고, β-1,4 당쇄결합을 유리시키는 β-glucosidase 효소활성을 나타내어 식품, 세제, 화학 등 여러 산업 분야로의 활용성을 기대할 수 있는 특징을 보유하고 있었다. 또한, 시험균주들에 대한 항생제 내성 평가결과는 8종 항생제들에 대해 MIC 값이 EFSA 기준치 이하로 감수성을 나타내었다. 용혈성 현상 실험 결과, 4종의 시험균주와 양성대조구로 사용된 LGG균은 모두 용혈능이 없는 감마 용혈 현상을 나타내었고, 병원성 미생물 4종에 대한 항균활성 결과에서도 Leu. mesenteroides K2-4 균주가 B. cereus와 Sta. aureus에 대하여 각각 19±0과 20±0 mm의 억제환을 나타내었는데, 이는 양성대조구인 LGG균보다 높은 항균활성을 보였다. 대식세포 RAW cell에 시험균주들을 처리하였을 때 NF-kB/AP-1 전사인자의 활성도는 모든 유산균주가 처리 농도가 낮을수록 농도 의존적으로 증가하였다. 이들 세포들에 의해 염증성매개물질 중 TNF-α와 IL-6의 생성량 역시 시험균주의 처리 농도가 낮을수록 높은 값을 보였는데, 특히 Leu. mesenteroides K2-4 균주는 모든 항목에서 다른 균주들에 비해 뚜렷한 차이를 보였다. 또한, mRNA 수준에서 TNF-α와 IL-6 발현량 역시 통계적 유의수준(p<0.05)으로 높은 활성을 저농도에서 처리하였을 때 유의적(p<0.05)으로 높은 값을 나타내었다. 따라서 이들 균주들이 분비한 사이토카인들은 T세포와 B세포를 자극하여 체내 면역체계를 활성화시켜 면역증강에 기여할 수 있을 것으로 사료된다. 종합적으로 본 연구에서 사용한 모든 Leuconostoc 균주들은 효소활성과 안전성이 확인되었는데, 그 중 Leu. mesenteroides K2-4균주가 높은 면역활성능을 보여, 향후 면역 기능 개선을 위한 건강기능식품 개발을 위한 후보소재로서 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.