• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권1호
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• pp.52-59
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• 2004

Fructose와 galactose를 배지에 동시에 사용하였을 때 catabolite repression에 의한 PAFS생산성 저해 현상을 극복하기 위해서 본 연구에서는 두 가지 탄소원의 공급량과 유속을 달리하는 유가식 배양으로 PAFS 생산성을 향상시키고자 하였다. 또한 통계적으로 성공률이 매우 높다고 밝혀진 실험방법에 의해 모균주로부터 고생산변이주를 선별하여 생산성이 가장 우수한 것으로 판명된 AP-20 균주를 생물반응기를 이용한 회분식 배양 및 유가식 배양 실험에 이용하였다. 생물반응기에서의 유가식 배양이 회분식 배양에서보다 PAFS생산성이 약 4배 이상 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 생산균주의 배양생리학적 특성으로서 Pseudomonas aeruginosa는 galactose를 이용해서 세포성장과 이차대사산물 생합성과 관련된 유전자의 발현을 하고 fructose를 이용하여 PAFS를 생합성하는 것으로 추론되며, 너무 느린 탄소원의 공급은 세포성장에 제한요소로 작용하여 이차대사산물의 생합성을 저해하는 것으로 판단되었다. 한편 유가식 배양일지라도 배양 조건에 따라 그 생산성이 뚜렷이 차이가 나는 것으로 관찰되었다 즉 galactos의 초기량이 20g/L이고 fructose 30g/L를 0.032 mL/min의 속도로 공급했을 경우의 PAFS생산량을 100%로 정의했을 때, 초기부터 40 g/L의 galactose가 존재하고 20 g/L의 fructose를 0.032 mL/min의 속도로 공급한 경우에 PAFS생산성이 약 580%향상된 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.96-101
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• 2011

ATP와 L-methionine으로부터 SAM synthetase (MetK)에 의해 생합성 되는 S-adenosylmethionine (SAM)은 세포내 메틸화에 필요한 메틸기를 제공하는 중심적인 공급체의 역할을 할뿐만 아니라 방선균에서는 일차 및 이차대사산물의 생산 조절에 관여하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이에 논 연구에서는 산업적으로 매우 중요한 항진균성 항생물질인 natamycin을 생산하는 S. natalensis로부터 SAM synthetase 코드하는 metK 유전자를 클로닝하고 동정하였다. S. natalensis에서 클로닝된 metK는 1,209 bp의 염기를 가진 유전자로써 아미노산서열에서 S. pristinaespiralis ATCC 25486과 S. peucetius ATCC 27952의 MetK와 96%, S. violaceusniger Tu 4113과 95% 일치하는 매우 높은 상동성을 보였다. 또 pSET152ET 벡터를 이용해 구축한 metK 고발현용 재조합 플라스미드 pCD1를 S. lividans TK24의 genomic DNA에 도입하여 actinorhodin 생산 유도를 시도해 본 결과 R5 고체배지에서 pCD1이 도입되지 않은 균주에서는 actinorhodin 생산을 전혀 확인할 수 없었지만 pCD1이 도입된 형질전환체에서는 actinorhodin 생산이 강하게 유도되었으며 R4 액체배지에서는 actinorhodin 생산량이 10배 증가되었다. 따라서 본 연구를 통해 클로닝된 S. natalensis 유래 metK 유전자는 방선균에서 이차대사산물의 생산을 유도할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권3호
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• pp.273-277
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• 2010

운데실프로지닌과 스트래토루빈 B는 S. coelicolor가 생산하는 붉은색 항생물질이다. 이번 연구에서 이들 붉은색 항생제의 생산성과 pH shock 스트레스와의 상관관계를 연구 하였다. 운데실프로디지닌과 스트랩토루빈 B의 생합성은 고체 R2YE 배지에서 산성 pH shock에 의해 증가되었다. 최적 pH shock은 pH 4로 비교군과 비교하여 각각 1.6배 및 2배 운데실프로디진과 스트랩토루빈 B의 생산성이 증가되었다. 게다가, 산성 pH 4의 세포 추출물은 T. mentagrophytes 에 대한 주목할만한 저항 활성을 나타내었다. 그러나, 중성 및 염기성 pH shock에서는 이들 항생제의 생산성뿐만 아니라 항진균 활성 증가가 일어나지 않았다. 그러므로, 비록 산성 pH shock이 간단하고 쉬운 방법이지만, 이들 붉은색 항생물질과 다른 이차대사산물의 생산성 향상에는 매우 효과적인 접근방법일 것이다.

• 미생물학회지
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• 제49권2호
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• pp.156-164
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• 2013

방선균은 의약, 농업 및 식품 생산 등에 유용하게 사용되는 이차대사물질을 생산하는 미생물 자원으로 자연환경 내에서 많은 생물들과 긴밀한 상호작용을 유지하고 있다. 본 연구에서는 장수풍뎅이 유충의 분변에 존재하는 방선균의 다양성과 기능성을 조사하기 위해서 비배양적 접근과 배양적 방법으로 실험을 수행하였다. 먼저 시료로부터 직접 추출한 community DNA에서 방선균-특이 primer를 이용하여 방선균의 16S rRNA 유전자를 PCR로 증폭, 클로닝한 후에 각 clone에 삽입된 염기서열을 분석하였다. 총 37개의 염기서열을 얻었으며 계통분류학적 분석을 수행한 결과, 15속 24종으로 분류되었다. 아울러 53개의 방선균 균주를 장수풍뎅이 유충 분변으로부터 분리하였다. 형태학적 특징을 비교하여 최종적으로 27개의 균주를 선발하여 다양성, 항균활성 및 생화학적 특징을 검정하였다. 분리된 균주들은 4속 14종으로 분류되었으며, 24균주(89%)는 Streptomyces 속으로 분류되었다. 대다수의 균주들이 식물병원성 곰팡이와 그람양성 세균에 대해 길항 효과를 보였다. 또한 많은 균주들이 셀룰로오스와 카제인을 분해하는 생화학적 특징을 보였다. 본 연구를 통해, 장수풍뎅이 유충의 분변 시료로부터 다양한 방선균이 분리될 수 있으며, 분리된 균주들은 다양한 항균효과 및 효소활성을 지니고 있다는 것을 확인하였다. 결론적으로 본 연구는 장수풍뎅이와 같은 곤충의 장과 분변은 다양한 방선균의 서식처이며, 이곳에서 유용한 생리활성 물질을 발견할 수 있다는 것을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1196-1201
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• 2016

연꽃의 자방으로부터 80% MeOH로 추출하고, 얻어진 추출물을 n-hexane, ethyl acetate, n-butanol 및 H₂O으로 용매 분획하였다. 이 중 n-hexane 분획물에 대해 silica gel과 octadecyl silica gel column chromatography 및 Prep-HPLC system을 반복 수행하여 5 종의 물질을 분리 하였다. 각 화합물의 화학구조는 NMR, GC/MS및 ESI/MS 등의 분광학적 스펙트럼을 측정하고, 해석하여 1-eicosanol (1), cycloartenol (2), trans-squalene (3), pentadecanoic acid (4) 및 β-sitosterol (5)으로 동정하였다. 이 화합물들은 연꽃 자방추출물에서 처음으로 분리하고 동정하였으며 앞으로 이 화합물들에 대한 다양한 생리적 및 약리적 활성을 검토함으로써 건강기능성 식품 또는 의약품의 소재로서의 충분한 가치가 있다고 여겨진다.

• 미생물학회지
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• 제41권2호
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• pp.105-111
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• 2005

다양한 균주들을 대상으로 무작위로 신물질을 스크리닝하는 방법은 많은 노력과 시간이 소요되는 방법이며, 신물질을 발견하는 비율도 계속 낮아지고 있다. 따라서 기존 균주들을 대상으로 microarray 기술을 이용한 target-directed screening기술의 개발은, 학문적 뿐만 아니라 산업적으로도 중요한 의미를 가진다. 본 연구에서는, 이미 분리된 방선균각각의 유전체를 대상으로 microarray 분석을 통해, 새로운 생리활성 물질 생산균주 및 생합성 유전자를 확보할 수 있는 기법을 개발하기 위한 기초실험을 수행하였다. 즉, 기존에 알려진 생리활성물질 생합성 유전자들을 확보하여 DNA chip을 제조하였으며, 유전체 염기서열이 밝혀진 S. coelicolor 균주를 대상으로 그 효율성을 검증하였다. 전체적으로 유전자 상동성이 높을수록 반응감도도 높은 편이었으나, 이러한 상환관계가 일치하지 않는 유전자들도 있었다. 이와 같은 문제는, probe 유전자의 G+C 비율$(\%)$을 서로 비슷하게 구성하거나, 반응조건을 최적화 시킨다면 DNA chip의 효율성을 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다. DNA microarray를 통한 생리활성물질 발굴 연구는 세계적으로도 보고된 바 없는 새로운 접근방법으로서, 본 연구에서 시도하고 있는 방법은 발굴 target과 대상을 지정하고 시도되기 때물에, 효율면에서 무작위 스크리닝과는 비교되지 않을 정도로 높을것으로 예상된다. 또한 본 연구와 같은 접근방법을 최적화 시킨다면, 방선균뿐만 아니라 다른 미생물부터 생리활성물질 및 생합성유전자 스크리닝에도 효과적으로 응용할 수 있을 것이다.

• 생물정신의학
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• 제5권1호
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• pp.34-45
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• 1998

단가아민 신경전달물질과 신경펩타이드의 가장 큰 차이점은 합성과정에 있다. 시냅스에서의 활동과 비활성화 과정에서도 양자의 차이는 뚜렷하다. 단가아민 신경전달물질의 작용은 매우 단시간 내에 일어나며, 대개는 재흡수기전을 통해 활동이 정지되고, 일부가 효소반응에 의해 비활성물질로 대사된다. 또한 이들은 단가아민 신경전달물질들과 마찬가지로 presynaptic peptidergic receptor를 갖는다는 사실이 알려져 있으며, 신경펩타이드 분비를 조절하는 자가수용체도 갖고 있다. 신경펩타이드의 시냅스전 세포로의 재흡수기전에 대해서는 아직 밝혀져 있지 않다. 신경펩타이드들도 시냅스 후막의 수용체로 확산되어 이차전령, 삼차전령을 통해 생물학적 반응을 일으킨다는 것은 단가아민 신경전달 물질과 동일하다. 본래 신경세포는 자극에 의해 glycoproteins, enzymes, inorganic ions, metal ions, phospholipids, purines, amines, peptides 등의 물질들을 함께 분비한다. 이들 중에는 신경전달물질의 기준에 부합되는 것도 있으나, 대다수는 기능이 없다. 때로는 수 종류의 신경전달물질들과 신경신경펩타이드들이 한가지 신경전달물질의 분비에 관여하기도 한다. 저자들은 현재 임상연구에서 괄목할 만한 진전을 보이고 있는 두가지 신경펩타이드들에 대해 그 신경생물학적 측면과 임상적 측면을 고찰하였다. 알코올의 신경생리에 있어 가장 흥미있는 것은 아마 강화기전일 것이다. 내인성 opioid계 물질들이 알코올의 강화효과와 관계가 있다는 근거들은 많다. Naltrexone은 수용체 차단을 통해 이러한 강화기전을 차단함으로서 음주욕을 감소시키는 것으로 해석된다. Opioid reinforcement는 변연계의 도파민 활성화를 통해 이루어진다. 이는 알코올의 강화에 도파민이 관여한다는 사실과도 관계된다. 이를 도파민-알코올 강화 가설이라 한다. 기타 세로토닌도 알코올의 강화를 중재하는 신경전달물질로 생각되고 있다. 선택적 세로토닌 재흡수 차단제를 장기간 사용하거나, $5-HT_3$ 수용체 길항제를 사용하면 음주욕이 감소된다고 알려져 있다. 신경전달물질계간에는 중요한 상호작용이 있다. 알코올이 측중격핵에서 도파민의 분비를 촉진시키는 기전에도 여러 신경전달계의 상호작용이 관여된다. 이의 기전에 생리적 수준에서 관여되는 대표적인 물질로는 (1) opiates, (2) serotonin, (3) amino acids, (4) 기타 neuropeptide들을 들 수 있다. Opiate 수용체 길항제들은 측중격핵에서 도파민 분비를 차단하고, $5-HT_3$ 수용체 효현제는 이를 자극한다. 이들을 총체적으로 종합하면, 도파민, 세로토닌, opiate 수용체들을 조절하면 알콜리즘을 치료할 수 있다는 것이다. CCK는 흥분성 신경전달물질로 밝혀지고 있으며, 진통 및 morphine에 대한 내성형성, 포만, 기억 등의 정신병리에 일부 관여하나, 역시 최근 가장 주목을 받는 것은 CCK계가 불안의 병리에 관여한다는 소견이다. 이 분야의 연구에 기폭제가 된 것은 CCK-4가 공황발작을 유발한다는 임상 연구결과로부터 비롯된다. 이에 의한 불안반응은 자연유발된 공황발작과 거의 같으며, 정상인과 공황장애 환자를 구별하는 민감도를 갖고 있다. 이 CCK-4에 의해 유발된 공황발작은 $CCK_B$ 길항제들에 의해 차단된다. 즉 공황불안의 기전에 $CCK_B$ 수용체가 관여할 가능성이 있다. 따라서 공황발작이 $CCK_B$ 수용체의 민감도 결함으로 추정될 수 있다. 또한 이 반응은 imipramine과 benzodiazepine계 약물들에 의해 차단됨이 알려져 있다. 이 공황 불안의 형성 기전에 다른 신경전달계와의 상호작용이 있다. 본고에서는 특히 benzodiazepine계와의 상호작용 및 5-HT계와의 상호작용을 거론하였다. 향후 CCK 길항제들이 항불안제로 개발될 전망이다. 이들은 내성형성, 금단증상, 진정작용 등의 문제가 없으므로 새로운 항불안제로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제11권4호
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• pp.462-469
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• 1996

미생물을 이용한 석탄의 액화 연구를 통하여 몇가지 중요한 결론을 얻을 수 있었다. 호주산 갈탄의 효과적인 전처리제로는 HNOJ가 선정되었으며, S. viridosporus와 P. cocos의 최적 초기 pH는 각각 7.5와 4.5로 나타났으며, S. viridosporus가 초기액화 속도 및 전체 액화능에서 P. cocos 보다 우수한 액화능을 보였다. 액화능을 높이기 위한 첨가제로서는 S S. viridosporus는 요소가 효과적 이었고, p. cocos는 랩톤과 트립톤이 효과척으로 나타났다. 최고 액화능은 회분식 교반기 조업에서 S. viridosporus에서 85 % % (w/w)까지 향상시킬 수가 있었다. 액화 기간은 3.5 일까지 단축할 수가 있었다. 분광학적 분석 결과 및 각 단계별로 석탄의 성분을 분석한 결과에서 미생물에 의한 석탄의 액화는 석탄의 계속적 인 산화현 상에 기인함을 밝혔다. 또한, S. viridosporus에 의한 액화의 기작은 미생물의 외분비 물질에 의하여 진행되며, 액화 가작중 80 %는 이차대사생성물에 의한 비효소반응이였으며, 20%는 효소반응으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.279-286
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• 2009

방선균은 다양한 생리활성 물질을 이차대사산물로 생산하는 산업적으로 매우 유용한 미생물이다. 이에 따라 많은 연구진들이 방선균에 대한 분자생물학적 연구와 산업적 이용에 대한 연구들을 수행하고 있다. 방선균 중에서도 S. avermitilis는 강력한 구충효과가 있는 avermectin을 생산하지만, 또한 포유동물 세포의 미토콘드리아에서 산화적 인산화반응을 억제하는 oligomycin도 함께 생성된다. 따라서 S. avermitilis에서 oligomycin의 생성을 제거시키기 위하여 oligomycin synthetase gene을 disruption 시키기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 S. avermitilis로부터 cloning 한 oligomycin synthetase gene (olmA5)의 중앙부분에 apramycin resistance gene을 끼워 넣어 integration vector로 구축한 후에 S. avermitilis의 chromosomal DNA와의 homologous recombination에 의하여 olmA5 gene의 disruption을 유도하였다. Disruption mutants (olmA5::apra)는 PCR을 통해 olmA5 gene의 위치에 apramycin resistance gene이 존재하는 것으로 확인하였고, 또한 HPLC 분석을 통해 oligomycin 생합성이 완전히 제거된 것임을 확인하였다. 그러나 disruption mutant (olmA5::apra)를 이용하여 avermectin 만을 생산할 수 있었으나, avermectin의 생산량에는 거의 변화가 없었다. 이러한 mutants는 산업적으로 avermectin을 생산하기 위한 균주 개량의 훌륭한 source가 될 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.8-16
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• 2014

미세조류는 이산화탄소를 제거하고 산업적으로 유용한 다양한 이차 대사물질을 생산해 내는 광합성 미생물로 생물산업분야에서 주목 받고 있는 유용한 자원이다. 이러한 미세조류를 실내에서 효과적으로 배양하기 위해서는 무엇보다도 효율적인 광원이 필수적이다. 최근 발달하는 LED광원은 광원의 크기가 작고, 에너지 효율이 우수하며, 특정 파장만 조사할 수 있다는 점 등의 다른 인공광원과 차별되는 많은 장점을 가지고 있다. LED광원을 미세조류의 배양에 적용하는 연구는 최근에 와서야 점차 시도되고 있는 실정이며, 아직까지 실험실 규모의 실험과 대표적인 특정 종 위주의 결과들만 나오고 있어, LED광원을 미세조류의 산업적인 배양에 적용하기 위해서는 더 많은 세부적인 연구 결과가 요구된다. 하지만 LED 조명을 미세조류 배양 분야에 적용하는 것은 효과적인 접근으로 생각되며, BT(Bio Technology) 산업에 새로운 지평을 열 것으로 생각된다. 따라서 본고에서는 최근 연구되고 있는 LED광원을 이용한 미세조류의 배양 현황 및 그 가능성에 대해서 조사하고, 향후 나아갈 방향에 대해서 기술해 보았다.