좋은 청국장을 발효하는 균주를 선발하기 위하여 청국장 시료로부터 8개의 균주를 선발하였다. 이들 중 7균주는 Bacillus subtilis subsp. subtilis와 99.9% 이상의 가장 높은 16S rRNA 유사도를 보였고, 한 균주는 B. licheniformis와 높은 유사도를 보였다. 선발 균주의 효소 생성을 분석한 결과 모든 균주에서 amylase, cellulase, protease 그리고 lipase 활성을 보였고, 6균주에서 혈전용해능을 보였다. 또한 전통방법으로 제조한 청국장에서 분리한 균주들의 안전성을 확보하고자 분리균주와 계통학적으로 가까운 Bacillus cereus의 독소유전자 7종의 유무를 확인한 결과 모든 선발균주에서 독소유전자 7종을 가지고 있지 않았다. 선발 균주 중 8균주에서 histamine과 tyramine의 생성이 없거나 최소한의 생성을 보였고, HPLC를 이용한 바이오제닉 아민 분해능 분석 결과 대부분의 균주가 tyramine 분해능을 보였다. 선발된 균주로 발효한 청국장의 발효능, 관능, 휘발성염기질소 생성을 확인 하여 7균주가 좋은 품질의 청국장을 만드는 것으로 확인되었고, 이들 선발된 균주로 만든 청국장의 metabolic profile을 분석하였다.
장류의 유해균과 biogenic amines 함량을 줄이기 위해 항균작용과 biogenic amines 분해능력이 있는 한 균주를 83종의 전통장류로부터 분리하였다. 형태 및 생화학적 특성, 16S rRNA 유전자 서열 해독 결과 이 균주는 Bacillus licheniformis에 속했으며, B. licheniformis SCK B11로 명명되었다. SCK B11을 이틀간 배양한 후의 원심분리 상층액은 유해 균주들인 Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Aspergillus flavus에 대해 균 증식 저지력을 보였다. 이 균주의 항균 특성을 확인하기 위해 B. licheniformis의 항균물질로 알려진 surfactin, lichenysin, lichenicidine 합성 유전자들에 대한 PCR을 수행한 결과 모두 음성으로 나와 이 항균 물질은 기존에 보고된 물질들과는 다름을 보였다. 또한 전자 현미경 사진 결과 이 항균 물질은 유해균들의 세포막 손상을 야기하는 것이 관찰되었다. 이 균주는 각각 5.3%의 histamine과 tyramine이 함유된 삶은 콩에서 10일의 발효 기간 동안 histamine 함량의 72%, tyramine 함량의 66%를 분해하는 것으로 나타났다. SCK B11의 항균 및 biogenic amine 분해 특성을 고려할 때, 공정상 필연적으로 유해균 증식 및 biogenic amine 생성 문제를 지닌 전통 장류 발효 과정에서 이 균주는 이 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 보인다.
육묘장과 재배포장의 애호박에서 새롭게 발생한 병원균의 특성을 분석하여 동정하였다. 병징은 잎에 수침상의 병반과 강한 노란색의 둘레무리를 가진 점무늬, 꽃에서 갈색 병반, 열매에 노란색의 점무늬였다. 잎의 점무늬로부터 분리된 세균은 박과작물 8개의 식물체, 흑종호박, 애호박, 쥬키니호박, 풋호박, 참박, 참외, 멜론, 오이에 병원성이 있었지만 수박과 밤호박에서는 병을 일으키지 못했다. 분리세균은 다발모를 가진 막대형으로 그람음성이며 King's B 배지에서 형광성이었으며, LOPAT 1a 그룹에 속했다. 그들의 Biolog 기질이용성은 Biolog database의 P. syringae pv. syringae 이용성과 유사하였다. 16S rRNA 유전자 염기서열을 이용한 계통수와 4개의 항존유전자(gapA, gltA, gyrB, rpoD)의 염기서열과 PAMDB에 있는 P. syringae균주들의 염기서열을 이용한 MLST는 애호박 분리균주들이 P. syringae pv. syringae 균주들과 동일한 그룹(clade)으로 그룹화되었고, MLST 계통수에서 애호박 분리균주들의 그룹(clade)은 genomospecies 1에 속하였다. 표현형적, 유전적 특성은 애호박 분리균이 P. syringae pv. syringae임을 제시하였다.
경상북도 영덕군과 포항시에 위치한 해수욕장 주변에서 생활하수나 생활쓰레기 등의 환경조건이 해변모래에 서식하는 미생물 분포에 어떤 영향을 미치는지를 조사하기 위하여, 10월 중순에 12곳의 해변모래를 채취하여 16S rRNA 유전자를 pyrosequencing 방법으로 분석하였다. 해수 부근의 청결한 모래에는 Acidobacteria, 담수 부근의 모래에는 Proteobacteria, 생활하수 부근의 모래에는 Cyanobacteria, 해변공원 부근의 모래에는 Bacteroidetes 그룹이 20-90% 정도로 높게 분포하였고, 생활하수가 해수와 합해지는 해변모래에서는 Actinobacteria, Chlorobi, Deferribacteres, Deinococcus-thermus, Firmicutes, Gemmatimonadetes, Nitrospirae, Verrucomicrobia 그룹이 1-5% 정도로 낮게 분포하였다.
본 연구에서는 항균활성을 나타내는 미생물을 선별하기 위해 발효식품에서 다양한 세균을 분리하였다. 박테리오신을 생산하는 한 분리주를 최종적으로 선별하여 16S rRNA 유전자 서열 분석을 통해 Bacillus vallismortis로 동정하고 B. vallismortis MCBL 1012로 명명하였다. B. vallismortis MCBL 1012의 배양 상등액은 주로 그람 양성균에 대해 항균활성을 나타내었다. SEM 사진에 의하면 지시균에 박테리오신을 처리하면 Listeria monocytogenes KCCM 40307, Enterococcus faecium KCCM 12118 및 Streptococcus mutans KCTC 3065의 세포 내용물이 누출되는 것으로 확인되었다. PCR 분석 결과 B. vallismortis MCBL 1012에는 subtilosin A 유전자(sbo A)가 포함되어 있는 것으로 나타났다. 항균 활성은 proteinase K, subtilisin A 및 α-chymotrypsin에 의해 감소되었다. 박테리오신 활성은 40℃와 60℃에서 120분 동안, 80℃에서는 60분 동안 유지했으나 100℃에서는 급격하게 감소하였다. 항균활성은 pH 4.0-8.0 범위에서 온전히 유지되었다. 항균활성은 에탄올, 메탄올, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란과 같은 유기용매 100%까지는 영향을 받지 않았으나, 이소프로판올 40%, 아세톤 80% 이상에서는 감소하였다. 시험한 대부분의 무기염 및 세제는 시험 농도의 CuSO4 및 NiSO4를 제외하고 항균 활성에 영향을 미치지 않았다. 박테리오신은 L. monocytogenes KCCM 40307에 대한 살균작용을 통해 항균활성을 나타내었다. 박테리오신은 황산암모늄 농축, DEAE 음이온 교환 크로마토그래피 및 RP-HPLC등을 통해 정제하였다. 정제 결과 최종 수율은 0.03%, 비활성은 283.7배 증가하였다. MALDI-TOF MS 분석을 통해 정제된 박테리오신의 정확한 분자량은 3,326.1 Da로 측정되었다.
소금생산을 위해 25% 이상의 함수를 저장해 놓는 염전의 해주로부터 호염성 세균 4균주를 분리하고 높은 염분농도에서도 ${\beta}$-glucosidase를 생성하는 HJS1과 HJS6 균주를 선발하였다. 이들 ${\beta}$-glucosidase 생성세균은 NaCl 1-10%에서 70-79U/mg의 최적 활성을 나타내었고, NaCl 3%에서 최대 활성을 나타내었으며 NaCl 0-20% 농도에서 최대 효소 활성대비 75%이상의 효소활성을 유지하는 내염성 ${\beta}$-glucosidase를 생성하는 것으로 확인되었다. 내염성 ${\beta}$-glucosidase 생성 HJS1과 HJS6 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열을 검토한 결과, Roseivivax roseus $BH87090^T$ (FJ897782)와 99.8%의 상동성을 나타내었고 상기 균주들의 염기서열은 NCBI GenBank에 각각 AB971835와 AB971836로 등록하였다. 계통학적으로 근연종인 Roseivivax roseus $BH87090^T$와의 DNA-DNA 상동성을 비교 검토한 결과, 90.1-90.3%를 나타내었다. 이들 균주의 주요 균체지방산은 $C_{16:0}$, $C_{18:1}$${\omega}7c$, $C_{19:0}$ cyclo ${\omega}8c$ 그리고 11-methyl $C_{18:1}$${\omega}7c$를 함유하고 Quinone종은 Q-10로 근연종 Roseivivax roseus $BH87090^T$ 균주와 동일한 특징을 나타내어 Roseivivax roseus로 동정되었다. 반면, 비교 균주 Roseivivax roseus $BH87090^T$는 ${\beta}$-glucosidase 생성하지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서 분리된 Roseivivax roseus HJS1과 HJS6 균주는 내염성 ${\beta}$-glucosidase 효소 개발을 위한 유전자원으로 활용 가능하리라 사료된다.
대한민국 동해안 울진 앞 바닷물로부터 50-C로 명명한 해양 미생물을 분리하였다. 50-C 균주는 그람-음성, 호기성 세균이며, 노란색 집락을 형성하고, 극성편모를 갖는 박테리아이다. 이 균주는 $20-50^{\circ}C$, pH 5.5-8.5 범위에서 자라며, 비교적 고온인 $40-50^{\circ}C$, pH 6.5-7.5, 2% (w/v) NaCl에서 최적 성장을 보인다. 16S rRNA 유전자 서열 분석결과 50C-3 균주는 Ruegeria 속에 속하는 R. intermedia CC-GIMAT-$2^T$, R. lacuscaerulensis ITI-$1157^T$의 16S rRNA 유전자 서열과 각각 99.4%, 96.98% 상동성을 보였다. 그러나 50C-3 균주는 운동성, 탄소이용능력, 효소생산능력 등의 생리학적 특성에서 두 균주와는 명확히 다른 특성을 보였다. 50C-3 균주의 DNA G+C content는 66.7 mol%이고, 주요한 respiratory quinone은 ubiquinone-10 (Q-10)이었다. 이와 같은 형태학적, 생리학적, 유전학적 특성을 비교하여, 50C-3 균주는 R. intermedia CC-GIMAT-$2^T$와 같은 종에 속하는 새로운 변종으로 판단되며 Ruegeria sp. 50C-3으로 명명하였다(KCTC23890 =DSM25519). 50C-3 균주는 cellulase, agarase 활성은 없었지만, alkaline phosphatase, ${\alpha}$-galactosidase, ${\beta}$-galactosidase를 생산하였고 이들 모두 $50^{\circ}C$ 에서도 활성이 좋은 내열성 효소일 것으로 판단되었다. 특히, ${\beta}$-galactosidase의 경우 $37^{\circ}C$에서 보다 $50^{\circ}C$에서의 활성이 1.9배 증가하여 산업적으로 활용성이 클 것으로 예상된다.
산성광산배수(Acid Mine Drainage; AMD)는 낮은 pH조건에서 중금속 및 황산염이온 등이 다량 용존되어 환경오염 문제를 발생시킨다. 국내의 폐광산 일부에서는 산성광산배수를 처리하기 위해 정화시설이 운영되고 있으나 여전히 주변 하천에 영향을 미치고 있다. 본 연구는 산성광산배수 및 영향을 받는 하천에서 지표미생물의 특이적 유전자를 실시간 정량 중합효소 연쇄반응(Real-time quantitative Polymerase Chain Reaction; Real-time qPCR)을 이용하여 확인 및 정량함으로써 광산배수의 환경영향을 미생물학적으로 판단하고자 수행되었다. 지표 종으로 선정한 미생물은 16S rRNA 미생물 군집분석 결과 발견된 미생물 중 철환원균인 Rhodoferax ferrireducens T118, Acidiphilium cryptum JF-5이며 이 외에 기존에 광산에 존재하는 것으로 알려진 미생물 중 호산성 황환원균인 Desulfosporosinus orientus, 철산화균인 Leptosprillum ferrooxidans, 철 및 황산화균인 Acidothiobacillus ferrooxidans이었다. 최종적으로, 본 연구에서 각 광산의 광산배수가 하천에 미치는 영향을 정량적으로 판단하여 비교하기 위해 광산배수로 인한 하천에서의 미생물 변동 지수를 산정하였으며 연구 대상 4개 광산 중 광산배수 처리시설이 없는 삼탄의 광산배수의 경우 주변 방류 하천으로의 미생물학적 환경영향이 가장 큰것으로 나타났다
청국장에서 강력한 항균력을 지닌 2개의 Bacillus 균주들인 CJW15와 SSD8이 분리되었다. 16S rRNA와 recA 유전자들 염기서열 결정에 의해 두가지 균주 모두 B. amyloliquefaciens로 동정되었다. CJW15는 B. cereus ATCC14579, Listeria monocytogenes ATCC19111, Lactococcus lactis ATCC11454 들의 증식을 강력히 억제하며 SSD8은 B. cereus ATCC14579와 Enterococcus faecium ATCC19953 증식을 억제하였다. 두 균주들의 항균력은 $100^{\circ}C$, 15분 처리에도 감소하지 않았고 산성인 pH 3과 알칼리인 pH 12에서도 안정하였다. 트립신, 펩신, 프로테아제 K, 프로테아제 효소처리에 의해 CJW15 항균력은 변화가 없었지만 SSD8 항균력은 절반으로 감소하였다. 두 균주 공히 surfactin, fengycin, iturin, iturinA와 같은 lipopeptide 생합성 유전자들을 지니고 있고 subtilin과 같은 박테리오신 유전자들도 지니고 있다. 또 두 균주들은 혈전용해능을 지니고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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