토양에서 분리한 bilirubin oxidase를 생산하는 Penicillium sp. LAM 91-89의 배양액으로부터 효소를 정제하여 여러가지 성질을 조사하였다. LAM 91-89 billirubin oxidase는 $ethanol(40{\sim}80%)$ 추출 및 2회의 Sephadex G-200 column chromatography로 약 70배 정제하였으며 회수율은 12%였다. 이 효소는 분자량이 약 53,000 dalton이었으며 $40^{\circ}C$, pH 8.5에서 최대의 활성을 보였고 pH 6에서 10까지의 넓은 범위와 $40^{\circ}C$ 이하에서 안정하였다. 또 효소의 활성이 $Mg^{2+}$에 의해서 증가하였으며 $Ag^+,\;Hg^{2+},\;Mn^{2+},\;Pb^{2+}$, p-CMB, iodoacetate 및 SDS에 의해서 저해되었다. 그리고 이 효소는 bilirubin에 대한 특이성이 컸으며 bilirubin에 대한 $K_m$값은 $6.67{\mu}M$이였다.
토양에서 분리한, 수용성 항진균성물질(solumycin)을 생산하는 Streptomyces sp. LAM-593의 배양액으로부터 butanol 추출, alumina와 2회의 Sephadex LH-20 column chromatography 등의 방법으로 물질을 정제하고 여러가지 성질을 조사한 결과는 다음과 같다. 본 물질은 silica gel TLC에서 단일 spot를 나타내었으며 ethanol-ammonia water-water (8:1:1). butanol-ethanol-water (5:1:4 및 5:2:2), 50% methanol계에서의 Rf치는 각각 0.24, 0.46, 0.57, 0.84였고, 물 methanol, acidic aq. butanol 등에 잘 용해하였으며 Fehling과 Molish 반응에서 양성인 342, 361. 380, 404nm에서 peak를 나타내는 heptaene계 물질이었다. 그리고 Candida, Cryptococcus, Saccharomyces, Trichophyton, Trichosporon 등의 진균에 대해서는 항균력이 컸으나 여러가지 세균에 대해서는 활성이 거의 없었다.
대전일원의 유류오염 지역의 토양으로부터 원유를 단일 탄소원으로 이용하는 총 322균주를 순수분리 하였고, 이중 생물 계면활성제(biosurfactant) 생성능이 가장 우수한 한 균주를 최종 선별하여 형태 및 생리 생화학적 특성을 조사하고 16S rRNA 염기서열을 분석을 통하여 동정한 결과 Pseudomonas sp.로 확인되어 Pseudomonas sp. G314라 명명하였다. 최종 선별된 Pseudomonas sp. G314는 암피실린, 클로람페니콜, 스펙티노마이신, 스트렙토마이신 등의 항생제와 Li, Cr, Mn 등의 중금속에 대해 강한 내성을 갖고 있었고, 최적 온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 pH 7.0으로 확인되었다. Pseudomonas sp. G314가 생성하는 생물 계면활성제의 초기 표면장력은 72 dyne/cm이었으나, 배양 7시간 후 부터는 표면장력이 최대 25 dyne/cm까지 감소되었다. Pseudomonas sp. G3l4가 생산하는 생물 계면활성제를 회수하고 농축하기 위해, 산 침전 후에 유기용매로 배양액을 추출하고 이를 감압농축하여 얻은 시료를 crude biosurfactant로 사용하여 CMC (critical micelle concentration)간을 측정한 결과 20 mg/L로 확인되었다.
히말라야산의 동토에서 발견된 Preussia sp.로부터 신규 벤조산 유도체 benzyl 2,4-di(benzyloxy)benzoate (1)와 6개의 알려진 화합물들(2-7)이 분리되었다. 신규물질 및 다른 화합물들의 구조는 1D-와 2D NMR실험 및 문헌값과의 비교에 의하여 결정되었다. 화합물 2-7은 동 속 및 Sporormiaceae과에서 처음으로 얻어졌다. 분리된 물질들은 쥐의 대식세포 RAW 264.7 cells에서 lipopolysaccharide (LPS) 처리에 의하여 유도된 nitric oxide (NO)의 생성량 억제를 측정하였다. 화합물 1번과 2번은 100 mg/ml의 농도로 처리했을 때 LPS에 의하여 유도된 NO 생성량을 각각 50.7% 및 88.5%까지 억제하는 것을 보였다.
기계유가 심하게 오염된 토양으로부터 생물계면활성제를 생산하고 항균활성과 살충활성을 보이는 Pseudomonas sp. SG3 균주를 분리하였다. 이 길항세균은 시험한 8개의 식물병원곰팡이 모두에 대하여 균사생육저해활성을 보였다. 또한 in vivo assay에서는 SG3 액체 배양액 처리시 벼도열병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병, 보리 흰가루병 및 고추 탄저병에 강한 항균 효과를 보였다. 액체배양액으로부터 ethyl acetate 추출, silica gel column chromatography 및 preparative HPLC 등을 통하여 한 개의 항균물질을 분리하였다. 질량분석과 핵자기공명분석을 통해 분리한 물질의 구조를 동정한 결과 rhamnolipid B로 동정되었다. Rhamnolipid B는 토마토 잿빛곰팡이병과 토마토 역병에 높은 방제활성을 보였다. 그리고 토마토 잿빛곰팡이병균인 B. cinerea의 균사 생장과 토마토 역병균인 P. infestans의 유주자 발아 및 균사 생장을 효과적으로 억제하였다. Rhamnolipid B를 생산하는 Pseudomonas sp. SG3는 토마토에서 발생하는 식물병을 방제하는 새로운 생물방제제로서 이용이 가능할 것으로 기대된다.
이 연구에서는 여러 미생물에 항균활성을 갖는 토양세균을 분리하고 그들이 생성하는 항균물질과 그 효과를 조사하였다. 많은 세균 분리균주 중 Bacillus subtilis DS660과 Paenibacillus polymyxa DS842은 6가지 인간 피부 상재균과 3종의 병원성 세균에 대하여 높은 항균활성을 나타내었다. DS660과 DS842 균주는 대부분의 대상 세균과 진균에 대하여 NA 배지 상에서 각각 직경 15.3~26.8과 11.3~27.5 mm의 생장 저해대를 형성하는 우수한 항균활성을 나타내었다. DS660과 DS842 균주는 siderophore를 생산하였는데 각각 $570{\pm}8$과 $1700{\pm}15{\mu}mol/ml$의 최대 생산량을 나타내었고, 균주 배양 상등액의 에틸 아세테이트 추출물의 분석은 그들의 glycolipid 계면활성물질 생성을 나타내며 이에 의해 배양 상등액의 표면장력을 60 mN/m에서 각각 40.3과 30.3 mN/m으로 현저하게 낮추는 계면활성을 보였다. 또한 두 균주는 $169.2{\pm}9.9$와 $357.2{\pm}13.7nmol/min/mg$ protein의 ${\beta}$-1,3-glucanase 생산을 나타낼 뿐만 아니라 세균의 세포벽 성분을 용해하는 능력을 지녔다. 이러한 결과들은 B. subtilis DS660과 P. polymyxa DS842가 일부 중요한 인간 피부 상재균과 병원성 세균에 대한 효율적인 생물제어제로 사용될 수 있음을 암시한다.
대두 근류균 공생에서 뿌리분비물에 대한 근류균의 화학주성이 근류형성에 미치는 영향을 조사 연구한 결과는 다음과 같다. 2mM proline에 대한 표준균주와 변이주의 화학주성비는 KCTC 2422는 3.1, LPN-100은 1.3, LCR-101은 1.0이었으며 전형적인 Slow growing Rhizobia였다. 팔달 및 백운의 뿌리분비물 추출액에 대한 근류균의 화학주성비는 KCTC 2422는 3.5/3.2 이고 LPN-100은 1.3/1.4이며 LCR-101은 1.4/1.4정도였다. Dowex 칼럼으로부터 용출시킨 Fraction I, II, III에 대한 화학주성비는 Fraction I>II>III순이었고 중성분획인 Glucose와 Ribose, 양성분획인 Aspartic acid와 Glutamine, 음성분획인 Citric acid, Succinic acid에 대한 화학주성비는 공히 $10^{-3}M$일때 가장높은 화학주성비를 나타내었다. 근류형성의 정도는 KCTC 2422는 접종후 7일경부터 Nitrogenase 활성이 나타나기 시작하며 LCR-101은 15일 이후에 Nitrogenase 활성이 나타났으며 LPN-100은 전혀 근류를 형성하지 않아 근류균의 화학주성이 숙주인식의 초기과정에 영향을 미쳤음을 확인할 수 있었다.
환경친화적이며 원유 분해능이 강력한 균주를 얻기 위하여, 태백산의 토양 일부를 채취하였다. 채취한 토양 sample 로부터 crude oil을 탄소원으로 이용하는 수십 종의 균주를 분리하였으며, 분리된 균주 중 원유분해능 및 biosurfactant 생성능이 가장 우수한 균주를 선별하였다. 또한 분리된 균주의 형태학적 특성을 관찰하고 165 rDNA sequence를 통하여 Bacillus sp. TBM40-3로 동정하였다. 또한 phylogenetic tree를 이용하여 이미 동정된 다른 균주들과의 유연관계를 파악하였다. Bacillus sp. TBM40-3의 배양액의 표면장력은 최저 29 mN/m까지 감소되었고, 생산된 biosurfactant의 유화활성은 soybean oil에서 최대였으며, crude oil에서도 높은 편이였다. 유화안정성은 합성계면활성제와 비슷하거나 우수하였다. 따라서 TBM40-3에서 추출한 biosurfactant는 합성계면활성제를 대체할 수 있는 환경친화적인 생물 계면활성제로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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