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담자균류 ${\beta}$ -글루칸의 특성 및 생산

  • 홍억기
    • 한국생명과학회:학술대회논문집
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    • 한국생명과학회 2002년도 제36회 학술심포지움
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    • pp.17-22
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    • 2002
  • 지구상에는 수천종의 버섯류가 자생하고 있어 유전자원으로서의 중요성이 지대할 뿐만 아니라 기능성 식품소재 및 각종 약리 활성을 나타내는 신약개발 소재로도 크게 주목을 받고 있다. 이들 버섯은 균사체의 영양대사로 얻어지는 대사산물이 축적된 자실체의 형태로 나타나는데, 최근에 와서 자실체 및 균사체의 추출물이나 균사체 배양물이 체질개선이나 각종 병의 예방과 치료에 효과가 있는 것으로 밝혀져 건강식품이나 의약품으로서의 용도가 크게 증가하고 있는 실정이다. 특히, 담자균이 생산하는 특정 구조를 갖는 다당류는 오래전부터 종래의 화학요법제와는 달리 숙주내의 면역 기능을 부활하여 소위 면역요법제로서의 항암효과를 나타냄이 알려져왔었다. 현재까지 제약 및 의학적인 방법이 질병의 주된 치료방법으로 이용되어 왔지만 최근에 특정식품의 섭취가 만성질환의 발생을 억제 또는 지연시킨다는 연구 보고가 나오면서부터 만성질환의 치료방법으로서 식이요법을 중요하게 생각하게 되었다. 따라서 새로운 식품소재 및 가공식품의 개발을 통한 성인병 등의 각종 질병예방이 국민보건문제 해결에 필수적이다. 현재 일본 등에서는 표고버섯, 구름버섯 및 치마버섯 유래의 다당체 또는 단백다당체인 lentinan, krestin 또는 PS-K, schizophyllan 및 PSP 등이 실용화되어 높은 가격에 판매되고 있다. 국내에서도 야생 구름버섯 자실체로부터 추출한 단백 다당체인 Copolang(광동제약)이 개발되어 PS-K와 유사하게 암의 치료에 병행 사용되고 있고, 또 강력한 항암활성이 보고된 상황버섯의 균사체 추출물인 단백 다당체가 Mesima-Ex FK(한국신약)라는 상품명으로 암의 치료에 병행 사용되고 있는 것으로 알려지고 있다. 담자균류와 아울러 미생물 유래 다당체는 그 구조와 특성에 있어서 매우 다양함을 지니고 있다. 이러한 미생물 유래 다당류의 공업적 생산과 이용에 대한 연구로서는 Leuconostoc mesenteroides가 생산하는 dextran이 혈장증량제로 개발된 이래 Xanthomonas campestris가 생산하는 pullulan, Zoogloea rgmigera가 생산하는zooglan둥이 대표적인 예로 보고되고 있다. 한편, 미생물 유래 다당류는 구성당, 분자량, 화학적 구조 등과 같은 특성의 차이에 의해 많은 종류가 존재하고 있으며, 다양한 물성 및 유화제, 응고제, gel 형성제, 필름 형성제, 흡착제, 안정제, 접착제 등과 같은 용도로 광범위하게 이용되고 있다. 또한 근래에 들어서는 미생물 유래 다당체가 지니는 항암활성이 확인되어 새로운 의약품으로서의 개발 가능성이 기대된다. 그 밖에도 기존에 알려져 있는 식물 및 해조류 유래의 다당체와는 달리, 발효조를 이용한 연속배양에 의해 공업적 대량 생산이 가능하며, 더욱이 생산된 다당체의 분리 및 회수가 용이하다는 이점을 지니고 있다. 최근에 들어서는 유전공학적 기법을이용한 고생산성 변이균주 및 새로운 기능을 지닌 다당체의 개발에 관한 연구가 보고되고 있는 등 고부가가치를 지닌 새로운 바이오 소재로서의 기능 및 용도 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 항암 활성을 나타내는 여러 가지 담자균류중 Agaricus blazei로부터 생산되는 다당체는 고형암 이외에 S형 결장암, 난소암, 유방암, 폐암, 간암 등에 효과가 입증되었고, 천연물질에 의한 암 면역요법으로 각광을 받고 있으며, 항암 및 항virus의 완치율과 저지율에서 현재 여러가지 약효가 있는 버섯중에서도 탁원한 효과가 있는 것으로 증명되고 있다. 이들 다당체는 사이토카인을 생산시켜서 T임파구와 B임파구의 항원 특이적인 면역반응을 활성화시키고, 세포장해성 T세포와 활성화 대식세포의 세포장해 기능을 충진시켜서 암세포를 파괴시킨다. 또한 콜로니 자극인자인 사이토카인을 생산시켜서 면역담당세포의 신생을 촉진시키기도 하며, 암의 화학요법과 방사선 요법으로 저하된 백혈구를 회복시키는 역할을 한다. 따라서 최근의 연구동향은 생산된 다당체의 항암활성을 향상시키고자 하여 배양기간중에 interleukin을 의도적으로 첨가하는 경향이 있다. 이러한 항암 활성을 나타내는 담자균체 유래 다당체는 버섯의 기원에 따라 그 형태에 약간의 차이를 나타내기는 하나 그 기본 형태는 ${\beta}-(1,6)-glucosyl$ 분지를 가진 ${\beta}-(1,3)-glucan$이며, 평균 분자량은 50 ${\sim}$ 200만 정도이다. Agaricus blazei의 원산지인 브라질의 피에다데(Piedade) 지방의 환경조건(산지의 습도는 80%, 낮 기온 $35^{\circ)C$, 밤 기온 $20{\sim}25^{\circ}C$로 대단히 높으며, 정기적으로 열대지방 특유의 소나기가 내리는 지역)에서 볼 수 있듯이 Agaricus blazei의 성장 환경은 매우 까다로운 편이며, 날것으로는 보관이 잘 안되기 때문에 그 재배에 큰 어려움이 있다. 또한, 고체배양에 의해 생산된 버섯 자실체로부터 유기용매 및 열수추출 방법으로 다당체를 생산하는 방법은 균일한 형태의 버섯 자실체를 공급받기가 어렵기 때문에 다당체의 생산 수율이 낮고, 많은 노동력이 요구되는 어려움이 있다. 그러나 액체배양에 의한 다당체 생산의 경우는 고체배양에 의한 다당체 생산에 비해 일정한 조건하에서 배양이 가능하다는 장점이 있으며, 항상 균일한 균사체 및 배양액을 얻을 수 있다. 따라서 원하는 유용물질을 쉽게 획득할 수 있는 장점이 있다.

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인공재배 버섯의 혈전분해효소 활성검색 (Screening of Fibrinolytic Activities from Cultured Mushrooms)

  • 최한석;김명곤;박효숙;김재성;심명화;김성준
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권6호
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    • pp.1039-1041
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    • 2005
  • 인공재배 가능한 버섯 13종을 선정하여 균사체 배양 후 배양액 및 혈전분해활성을 검토한 결과 배양액에서는 0.00-0.16U 매우 낮았던 반면에 균사체의 혈전분해 활성은 0.00-0.48U로 배양액에 비하여 상대적으로 높은 활성을 보였다. 또한, 뽕나무 버섯의 건조 균체량은 6.50g/100mL로 다른 균체에 비하여 1.9-5.0배의 높은 생산력을 보여주었다. 인공 재배된 버섯 자실체(7종)의 혈전분해활성은 0.17-0.94U로 나타났으며 아위버섯 자실체의 혈전분해 활성이 가장 높게 나타났다.

잔나비걸상버섯 원형질체(原形質體)와 만가닥버섯 분열자(分裂子)의 융합(融合) (Fusion between Protopldsts of Ganoderma applanatum and Oidia of Lyophyllum ulmarium)

  • 유영복
    • 한국균학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.197-201
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    • 1989
  • 야생형(野生形)인 만가닥버섯 Lyophyllum ulmarium(=Hypsizigus marmoreus) ASI 8007에서 분리한 분열자(分裂子)와 잔나비걸상버섯 영양요구주 Ganoderma applanatum ASI 7-18 (cys met)의 원형질체(原形質體)를 polyethylene glycol로 융합(融合)하여 융합주를 얻었다. 융합주는 GCM(Ganoderma complete modium)에서 양친균총이 혼합된 형태였으나 3회 계대 배양되면서 만가닥버섯 균총으로 변하여 균사에는 클램프연결체와 분열자를 지녔고, 만가닥과 거의 유사한 자실체를 형성하였다. 균사체로 esterase 동위효소(同位酵素)를 분석하였는데 만가닥이 1개 밴드, 잔나비걸상이 2개의 밴드를 가진데 비하여 융합주는 양친의 3개와 새로운 2개의 밴드를 나타내었다. 이들 융합주 상호간에는 균총형태, 생장속도, esterase 동위효소, 자실체 특성에 있어서 거의 차이가 없어 아주 안정되게 양친의 유전물질을 보유하였다.

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느타리버섯의 불화합성(不和合性)이 종내(種內) 및 종간(種間) 원형질체(原形質體) 융합(融合)에 미치는 영향(影響) (Effects of Incompatibility on Protoplast Fusion between intra-and inter Species in Basidiomycete, Pleurotus spp.)

  • 고승주;유창현;신관철
    • 한국균학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.137-144
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    • 1989
  • 느타리버섯의 종내(種內) 및 종간(種間) 원형질체(原形質體) 융합(融合)을 Polyethylene Glycol (P.E.G.M.W.4,000) 처리(處理)로 성공(成功)하였다. 종내(種內) 원형질체(原形質體) 융합(融合)에서 화합성(和合性) 균주간(菌株間) 융합(融合)으로 얻은 균주(菌株)는 clamp를 형성(形成)하였으며 정상적(正常的)인 자실체(子寶體)가 발육(發育)되었으나 불화합성(不和合成) 균주간(菌株間) 융합(融合)으로 얻은 균주(菌株)는 대부분(大部分) clamp 형성(形成) 및 자실체(子實體) 발육(發育)이 이루워 지지 않았다. 종간(種間) 원형질체(原形質體) 융합률(融合率)은 l0% 내외(內外)로 종내(種內) 융합률(融合率)보다 낮았다. 융합률(融合率)과 동위효소(同位酵素) band에 의(依)한 생화학적(生化學的) 유사도(類似度)와는 서로 상관(相關)이 없었다. 종간(種間) 원형질체(原形質體) 융합(融合)의 경우도 균사체(菌絲體) 융착(融着)에 의한 교배(交配)에서 화합성(和合性)을 보인 원형질체간(原形質體間) 융합(融合)에서 얻은 융합(融合) 균주(菌株)는 정상적(正常的)인 자실체(子實體)가 발육(發育)되었으나 불화합성(不和合性) 균주간(菌株間) 융합(融合)에서 얻은 균주(菌株)는 변이(變異)로 추측되는 몇 가지 경우를 제외(除外)하고 대부분(大部分)이 clamp 형성(形成) 및 자실체(子實體) 발육(發育)이 이루워 지지 않았다.

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합성배지(合成培地)를 이용(利用)한 고온성(高溫性) 느타리버섯의 자실체(子實體) 형성(形成)에 관한 연구(硏究) (Fruit-body Formation of Pleurotus florida on the Synthetic Medium)

  • 홍재식;강귀환
    • 한국균학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.121-128
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    • 1983
  • 합성배지(合成培地)에서 고온성(高溫性) 느타리 버섯균(菌)의 균사생육(菌絲生育)과 자실체형성(子實體形成)에 관한 영양적(營養的) 특성(特性)과 생리화학적(生理化學的) 성질을 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 균사생육(菌絲生育)과 자실체형성(子實體形成)이 우수한 당류(糖類)는 mannitol과 sucrose이었고 arabinose, lactose, inulin은 균사생육(菌絲生育)이 빈약할 뿐만 아니라 자실체(子實體)가 형성(形成)되지 않았으며 mannitol의 최적 온도(溫度)는 2%였다. 2. 질소원(窒素源)중에서 peptone이 균사생육(菌絲生育)과 자실체형성(子實體形成)이 빠르고 자실체(子實體)의 수량(收量)이 많았으며 아질산태(亞窒酸態) 질소(窒素)는 저해적이었다. peptone의 최적 농도(濃度)는 0.2%이었다. 3. 균사생육(菌絲生育)과 자실체형성(子實體形成)이 우수한 Vitamin은 thiamine과 folic acid이었고 $KH_2PO_4$$MgSO_4{\cdot}7H_2O$의 최적 농도(濃度)는 각각 0.2%와 0.02%이었으며 그 밖의 무기염류(無機鹽類)는 효과가 없었다. 4. 광조도(光照度)는 $100{\sim}500\;lux$, 균사생육(菌絲生育) 온도(溫度)는 $25^{\circ}C$, 자실체형성(子實體形成) 온도(溫度)는 $20^{\circ}C$, pH는 6.0에서 균사생육(菌絲生育)과 자실체형성(子實體形成)이 우수하였다.

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장수버섯 자실체의 열탕추출액으로부터 분리한 단백다당체의 약리적 효과 (Pharmacological Effects of Proteoglycans Extracted from Fruiting Bodies of Fomitella fraxinea)

  • 윤상홍;임재현;김양섭;김창한;조준형;황영수
    • 한국균학회지
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    • 제26권4호통권87호
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    • pp.511-518
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    • 1998
  • 국내에 자생하는 장수버섯(Fomitella fraxinea)의 자실체에서 분리한 수용성 다당체의 약리적 효과를 검정하기 위해 본 실험을 수행한 결과는 다음과 같다. 장수버섯 자실체에서 추출한 수용성 다당체는 DEAE-sephadex A-25 column chromatography에 의해 1종의 중성다당체(FF-NP)와 2종의 산성다당체(FF-AP1, FF-AP2)로 분리되었다. 3종의 다당체중 FF-AP1이 $20\;{\mu}g/ml$ 농도에서도 약리적으로 유효한 항보체 활성을 나타내었다. Clonogenic assay에 의한 9종의 인체 암세포에 대한 각 다당체의 저해효과검정에서, FF-AP1은 $500\;{\mu}g/ml$ 농도에서 인체 위암 세포주(Snu-1)에 대해 86%, FF-AP2는 동농도에서 인체 후두암(Hep-2)과 구피암(KB)에 대해 각각 71%와 77%의 생존억제율을 보여주었다. 장수버섯 자실체로부터 열수 추출한 조다당체에 대한 mouse의 급성독성 검정시험결과에서 반수치사량이 5000 mg/kg 이상이었으며, 육안이나 조직학적 관점에서 어떠한 이상도 관찰되지 않았다.

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원형느타리버섯 백색돌연변체의 특성 (Characteristics of fruiting bodies color mutants in Pleurotus ostreatus)

  • 이강효;김규현;김범기;유영복;성재모
    • 한국버섯학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.34-38
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    • 2007
  • 원형느타리 재배농가에서 발생한 백색과 흑회색 변이체는 원형느타리1호에 비해 균사생장속도가 느리고 균총의 모양도 불규칙하였다. 색소변이체로부터 분리한 단포자의 유전표지인자를 분석한 결과 원형느타리1호의 단포자와 유사한 결과를 보여 색소변이체는 원형느타리1호의 변이체임이 확인되었다. 백색변이체균주를 Mn이 첨가된 배지에서 배양한 결과 배지색소가 형성되었다. 색소변이체로부터 단포자를 분리하여 F1을 육성하여 자실체색의 후대유전양상을 분석한 결과, 백색변이체의 F1은 모두 백색이었으며, 흑회색 변이체의 F1은 대부분 모균주와 같은 흑회색의 자실색을 형성하는 것으로 보아 색소변이는 후대(F1)로 유전되는 것으로 추정할 수 있다. 자실체색은 유색계통이 백색에 대해 우성인 것으로 보고되어 있으며, 백색변이체와 회색의 야생종과의 교배에 의해서도 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 자실체색은 버섯의 상품성을 좌우하는 중요한 형질 중 하나이며, 또한 버섯균의 유기물 분해력과 병이나 불량환경에 대한 저항성에 관련된 것으로 알려져 있다. 따라서 자실체색이 진한 품종을 육성하는 연구는 버섯연구에 있어서 중요한 과제 중 하나이다. 자실체색 돌연변이체는 이러한 육종연구에 중요한 자료가 될 수 있을 것이다.

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