값이 저렴한 메탈올로부터 새로운 고점도성 생물고분자인 다당류의 생산과 활용은 산업적으로도 매우 흥미있는 분야이다. 본고에서는 최근 본 연구실에서 개발한 메탄올 자화세균(facultative methylotroph)인 Methylobacterium organophilum이 생산하는 신규의 고점성 다당류인 메틸란(methylan)의 생산 및 그 특성과 응용에 관하여 고찰하고자 한다.
피부의 생태계는 미생물에게 다양한 형태의 서식처를 제공하며, 광범위한 미생물들이 살고 있다. 숙주인 사람은 이들과 공생관계를 이루고 있으며, 이들은 숙주에 많은 긍정적인 영향을 미친다. 피부에 분포하는 미생물들의 다양한 대사물질은 피부세포에 영향을 미치고, 피부장벽 기능, 노화방지 및 항염증에 광범위한 효능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사람의 피부에서 신규한 Sporichthyaceae bacterium strain K-07을 분리하였고, 해당 미생물의 16S rRNA 분석결과 Sporichthya속의 미생물과 상동성이 93.4%인 것으로 신규속(genus)으로 확인되었다. 그리고 신규로 분리된 K-07 배양액을 처리하였을 때, HaCaT cell에 어떤 변화가 나타나는지에 대한 분석을 실시하였다. 분리된 신규 미생물 strain K-07의 16S rRNA sequence 분석결과 상동성이 93.4% 이하로 확인되었고, 보고되지 않은 새로운 종으로 확인되었다. Filaggrin, cluadin1, claudin4, ${\alpha}SMase$, 및 CerS3 / HAS3 및 aquaporin3 / IL-6 및 TNF-${\alpha}$ / TSLP 및 TARC를 대상으로 strain K-07 배양액을 처리하여 변화를 관찰하였다. 그 결과 filaggrin, cluadin1, claudin4, ${\alpha}$SMase, 및 CerS3 / HAS3 및 aquaporin3에서는 음성 대조군 대비 우수한 증가 효과가 나타남을 확인하였다. 그리고 IL-6 및 TNF-${\alpha}$ / TSLP 및 TARC에 대해서도 우수한 억제능을 나타내는 것을 확인하였다. 결론적으로 신규 미생물 strain K-07 배양액은 피부 장벽활성 증진에 매우 효과적인 작용을 하며, 염증 억제에 우수한 효능을 나타내는 것으로 확인되므로 피부에 효과적인 소재로 사용될 수 있을 것이다.
우리나라의 전통 발효 식품인 젓갈로부터 배양 분리법과 분자생물학적 분석법을 이용하여 원핵 세균 군집을 분석하고, 신규 미생물 분리를 목표로 하였다. 젓갈은 생산 지역과 주재료를 고려하여 17 종을 선정하였으며, 이들 젓갈 시료를 적정 희석배수로 희석하여 12종류의 미생물 선택배지에 도말, 배양한 후 나타난 집락(colony)을 형태학적 특성에 따라 무작위로 308개를 선정하여 분리하였다. 순수 분리된 미생물은 PCR 방법을 이용하여 16S rRNA 유전자의 염기서열을 분석한 후, 기존에 보고된 미생물 database와 비교함으로서 17종의 젓갈 내 미생물 군집을 확인하였다. 젓갈의 발효 및 숙성 과정에 관여하는 lactic acid bacteria (Leuconostoc 속, Weisella 속, Lactococcus 속, Lactobacillus 속, Carnobacterium 속, Marinilactibacillus 속, Tetragenococcus 속)와 Bacillus 속, Pseudomonas 속, Micrococcus 속, Brevibacterium 속, Microbacterium 속과 Kocuria 속이 17가지 젓갈에서 광범위하게 분리되었으며, Salinicoccus 속, Halomonas 속, Cobetia 속, Lentibacillus 속, Paracoccus 속, Psychrobacter 속이 소수 분리되었다. 또한 분리된 미생물의 계통학적 분석을 통하여 기존에 보고된 적이 없는 신규 미생물 14종을 분리하였다.
본 논문에서는 희소 방선균, Pseudonocardia autotrophica(KCTC 9441) 유래 신규 Cytochrome P450 hydroxylase(CYP) 유전자들을 분리하여 염기서열 특성을 규명하였으며, 기존에 밝혀진 다른 방선균 유래 CYP 유전자들과의 연관성을 알아보았다. 이를 위하여 P. autotrophica의 cosmid DNA library를 제작하였고, 방선균에서 발견되는 CYP 유전자군의 보존된 서열로부터 제작된 degenerate primers를 이용한 PCR을 수행하여, P. autotrophica cosmid DNA library를 검색하였다. P. autotrophica cosmid DNA library검색 결과, P. autotrophica에는 염기서열이 서로 다른 4종의 신규 CYP유전자가 존재함이 확인되었으며 (CYP601-1, 601-2, 602, 605), 이들 신규 CYP유전자들은 방선균 유래 2차대사산물의 생합성에 관여하는 CYP유전자와 높은 유사성을 나타냈다. 특히, pESK601에서 확인된 CYP 유전자 및 주변 유전자의 염기서 열을 검색한 결과, polyene 계열의 항진균제, amphotericin과 nystatin의 생합성 유전자들과 매우 높은 유사성을 보임으로써, P. autotrophica에는 신규polyene계열의 항진균제 화합물의 생합성 유전자 군이 존재함도 규명되었다.
유기산을 생산하는 발효미생물을 획득하기 위해 갯벌, 심해, 염전 등의 퇴적토와 해초시료 등의 시료에 대해 methanogen 배지, acetogen 배지, Clostridium용 배지 등을 이용하여 농후 배양을 실시하였다. 총 8개 시료로부터 65주의 혐기성 미생물을 분리하였으며 이 중 신규성이 높거나 활용성이 높다고 알려진 11종에 대해 계통분석, 성장 양식(growth pattern), 유기산 생산 평가 등을 시도하였다. 분석이 수행된 균주 중 Bacteroidia 강에 속하는 1주 외에는 모두 Clostridia 강에 속하였으며 성장속도는 $1.2h^{-1}$ 이상이었다. 분석이 수행된 7종 중 6종은 아세트산을 생성하였으며, 부가적으로 2균주는 부틸산을, 4균주는 개미산을 생산하였다. 또한 MCWD5 균주는 제공된 포도당의 약 40%를 세포외 고분자물질로 전환시키는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 국내 연안해역에서 분리된 신규 혐기성 미생물들은 유기산, 고분자 다당류를 생산하는 등 높은 응용성을 지님을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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