• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권7호
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• pp.1267-1277
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• 2016

Currently, enzymatic synthesis of lactulose, a synthetic prebiotic disaccharide, is commonly performed with glycosyl hydrolases. In this work, a new type of lactulose-producing biocatalyst was developed by displaying β-galactosidase from Bacillus stearothermophilus IAM11001 (Bs-β-Gal) on the surface of Bacillus subtilis 168 spores. Localization of β-Gal on the spore surface as a fusion to CotX was verified by western blot analysis, immunofluorescence microscopy, and flow cytometry. The optimum pH and temperature for the resulting spore-displayed β-Gal was 6.0 and 75℃, respectively. Under optimal conditions, it showed maximum activity of 0.42 U/mg spores (dry weight). Moreover, the spore-displayed CotX-β-Gal was employed as a whole cell biocatalyst to produce lactulose, yielding 8.8 g/l from 200 g/l lactose and 100 g/l fructose. Reusability tests showed that the spore-displayed CotX-β-Gal retained around 30.3% of its initial activity after eight successive conversion cycles. These results suggest that the CotX-mediated spore-displayed β-Gal may provide a promising strategy for lactulose production.

• 생명과학회지
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• 제15권6호
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• pp.1005-1012
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• 2005

식물 내생균 Bacillus sp. CY22는 식물병원균 Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum 및 Phythium ultimum에 대해 강한 항균력을 나타내었다. 일반적으로 많은 Bacillus속 균주들은 iturin, fengycin, mycosubtulin과 같은 항균 물질을 분비한다. 본 연구에서는 식물내생균 Bacillus sp. CY22의 배양액으로부터 항균물질을 분리, 정제하였으며 MALDI-TOF mass로 분자량을 확인하였다. MALDI-TOF mass spectrum분석 결과 분리된 항균물질은 Bacillus 속 균주가 생성하는 항균물질로서 잘 알려져 있는 iturin의 분자량과 거의 일치하였으며, m/z 1043.4, 1057.4, 1071.4에서 molecular ion peak를 나타내었다. 이들은 각각 m/z 14차이를 가진 iturin의 isoform으로 추정되며 이 것은 iturin을 구성하고 있는 지방산의 탄소수 차이로 생각되며 m/z 1065.4, 1079.4 peak는 sodium adduct로서 추정된다. 또한 항균물질 iturin을 생성하는데 관여하는 transacylase 유전자를 크로닝하여 ita22 유전자로 명명하고, 그 특성으로 ita22 유전자는 400 개의 아미노산을 인지하는 1,200 bp의 open reading frame (ORF)을 가지며, 아미노산의 상동성을 조사한 결과 Bacillus subtilis 168의 FenF (BAB69697)와 가장 유사하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권5호
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• pp.702-710
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• 2016

본 연구는 ${\beta}$-glucosidase 활성이 있는 Bacillus subtilis HJ18-9와 HJ25-8, 두 가지 균주를 혼합한 HJ18-9+HJ25-8의 3가지 균주를 스타터로 접종하여 발효시킨 soy grits 청국장의 품질 특성과 isoflavone의 함량을 측정하였다. 환원당을 유리하는 데 관여하는 ${\alpha}$-amylase 효소 활성의 경우 두 가지 균주를 혼합한 HJ18-9+HJ25-8을 접종해 발효한 시료에서 다른 시료와 비교하였을 때 높은 활성을 보였다. 청국장의 단백질을 분해하여 특유의 구수한 맛 성분을 유리하는 protease 활성의 경우 HJ25-8, HJ18-9+HJ25-8, HJ18-9의 순으로 높은 활성을 나타내었다. 또한 아미노태 질소와 암모니아태질소의 함량은 HJ25-8을 접종해 발효한 SG 청국장에서 높았으며, 청국장 isoflavone 비배당체 함량은 HJ18-9+HJ25-8의 $272.40{\pm}2.04{\mu}g/g$에 비해 HJ18-9와 HJ25-8 접종구에서 $697.03{\pm}9.46$, $683.10{\pm}2.05{\mu}g/g$으로 높았다. ${\beta}$-glucosidase 활성이 있는 두 가지 균의 혼합으로 isoflavone aglycone 함량의 전환율을 더 높일 수 있는 시너지 효과를 기대했으나 단일 균주로 접종하여 발효했을 때 더 높은 aglycone 함량을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 청국장 제조에 알맞은 균주를 개발 평가하여 청국장 가공품 개발의 기초연구가 되고자 하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권1호
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• pp.16-21
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• 2004

Chitosanase분비 세균을 찾아내기 위해 남해안의 서로 다른 다섯 치역의 해안 갯벌과 게를 채취하였다. 시료를 키토산선별 배지에 도말하여 얻은 균주 중에 투명환을 형성하는 6종의 균주를 선택하여 분리하였다. 그들은 FE-SEM을 이용한 형태 관찰과 165 rDNA sequence analysis를 통해 Bacillus cereus KNUC51, B. cereus KNUC52, B. cereus KNUC53, B. cereus KNUC54, B. cereus KNUC55, Paenibacillus favisporus KNUC56 등으로 균주명이 정해졌다. Chitosnase 활성을 측정한 결과 기존에 알려진 B. subtilis 168과 유사한 활성을 나타내었다. 효소 활성을 높이기 위해 강력한 돌연변이 유발 물질인 MNNG를 사용하여 돌연변이주를 만든 결과 원균주와 비교해 효소활성이 높은 3개 균주를 선별할 수 있었다. B. cereus 5균주의 chitosnase를 지정하며 생산하는 csn유전자를 분리 정제하여 DNA염기서열을 결정하고 아미노산 서열을 예상하였다. 예상된 아미노산의 잔기는 453 잔기였고 B. cereus ATCC14579의 것과 93% 이상의 상동성을 나타내었다. 분리 균주의 배양 상등액을 키토산 중합체와 반응시킨 후 반응물로 박층크로 마토그래피를 실시한 결과 5분 이하로 반응을 시켰을 때 효능이 좋은 3-10개 사이의 잔기를 가진 키토산 올리고당을 만들 수 있다는 것을 볼 수 있었다.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2001년도 Proceedings of 2001 International Symposium
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• pp.165-168
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• 2001

Regulation of pyrimidine nucleotide synthesis has been studied extensively in enteric bacteria and Bacillus species. Varieties of control modes have been proposed for regulation of pyrimidine nucleotide biosynthetic (pyr) genes. In Bacillus caldolyticus and B. subtilis, it has been proved that pyrimidine de novo biosynthetic operon is controlled by a regulatory protein PyrR-mediated attenuation. Another Gram-positive bacteria including Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum, and wctococcus lactis have been found to constitute a pyr gene cluster containing the pyrR gene. In addition, it has been proposed that the structure of the 5' leader region of the Gram-negative extreme thermophile Thermus strain Z05 pyr operon provides a novel mechanism of PyrR-dependent coupled transcription-translation attenuation. Bacterial genome sequencing projects have identified the PyrR homologues in Haemophilus influenzae, Synechocystis sp., Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus pneumoniae, S. pyogenes, and Clostridium acetobutylicum, which are currently investigating for their physiological functions.

• The Plant Pathology Journal
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• 제25권4호
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• pp.344-351
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• 2009

A biocontrol bacterium Bacillus licheniformis N1 grown in nutrient broth showed no chitinolytic activity, while its genome contains a gene which encodes a chitinase. The gene for chitinase from B. licheniformis N1 was amplified by PCR and the deduced amino acid sequence analysis revealed that the chitinase exhibited over 95% identity with chitinases from other B. licheniformis strains. Escherichia coli cells carrying the recombinant plasmid displayed chitinase activity as revealed by the formation of a clear zone on chitin containing media, indicating that the gene could be expressed in E. coli cells. Chitinase gene expression in B. licheniformis N1 was not detected by RT-PCR analysis. The protein was over-expressed in E. coli BL21 (DE3) as a glutathione S-transferase fusion protein. The protein could also be produced in B. subtilis 168 strain carrying the chitinase gene of N1 strain. The crude protein extract from E. coli BL21 carrying GST fusion protein or culture supernatant of B. subtilis carrying the chitinase gene exhibited enzyme activity by hydrolyzing chitin analogs, 4-methylumbelliferyl-$\beta$-D-N,N'-diacetylchitobioside and 4-methylumbelliferyl-$\beta$-D-N,N',N"-triacetylchitotrioside. These results indicated that even though the chitinase gene is not expressed in the N1 strain, the coding region is functional and encodes an active chitinase enzyme. Furthermore, B. subtilis 168 transformants expressing the chitinase gene exhibited antifungal activity against Fulvia fulva by suppressing spore germination. Our results suggest that the proper engineering of the expression of the indigenous chitinase gene, which will lead to its expression in the biocontrol strain B. licheniformis N1, may further enhance its biocontrol activity.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.162-168
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• 2012

친환경 선충 방제제 개발을 위해 경북 성주군 선남면 및 충남 공주군 우성면의 시설원예 재배지 토양으로 부터 선충 포식성이 뛰어난 곰팡이 Arthrobotrys thaumasia Nema-1과 선충 표피성분인 collagen과 알집 주성분인 gelatin 분해능이 뛰어난 Bacillus subtilis C-9를 분리 하였다. 이들 분리균을 대상으로 포트실험을 통해 선충치사 효과의 지표인 난낭수 감소를 검토한 결과, 균밀도가 $7.0{\times}10^3cfu\;g^{-1}$인 A. thaumasia Nema-1 곰팡이 제제 $5,000mg\;kg^{-1}$을 처리 시 뿌리혹 선충의 난낭수가 무처리 대비 35% 감소하였다. 포식성 곰팡이 Nema-1 제제와 균밀도가 $8.5{\times}10^5cfu\;g^{-1}$인 B. subtilis C-9 세균 제제 각각 $5,000mg\;kg^{-1}$ 혼합 처리구에서는 난낭수가 무처리 대비 67% 감소하였다. 또한 선충치사효과를 증진시키기 위하여 살선충 활성이 있다고 보고 된 계피추출물 제제 $10mg\;kg^{-1}$을 $5,000mg\;kg^-$의 Nema-1과 C-9 제제와 혼합하여 처리 하였을 때 난낭수가 무처리 대비 84%이상 감소하였으며, 대표적 살선충제인 선충탄(Fosthiazate) $24mg\;kg^{-1}$은 난낭수가 26% 감소한 결과와 비교해 볼 때 훨씬 높은 수준이었다. 이상의 결과는 생물학적 선충방제제는 미생물 또는 식물체 추출물 단제 보다는 혼합물 형태로 사용하는 것이 더 효과적이라는 결과를 제시하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권1호
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• pp.28-34
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• 2006

현재 probiotics로 상업화되어 있는 B. coagulans IDCC 1201(상업용 명칭 : Lactobacillus sporogenes)이 acid phytase 및 $Co^{2+}$를 cofactor로 갖는 metalloenzyme 특성을 가진 phytase를 생산하고, cofactor로 사용되는 $Co^{2+}$ ion이 B. coagulans IDCC 1201 유래 phytase의 열 안정성에 기여하였다. 또한 B. coagulans IDCC 1201의 phytase 유전자 서열을 분석한 결과 B. subtilis 168 유래의 enzyme 서열과 높은 상동성을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 B. coagulans IDCC 1201 장내 균총의 정상화를 가져와, 질병 예방과 면역력 향상을 구현함과 동시에 가축이 곡물에 함유된 phytic acid의 섭취로 인한 항영양인자, 환경오염등의 문제점을 해결할 수 있는 사료 첨가제로써의 산업적 효용가치가 풍부할 것으로 전망된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제4권4호
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• pp.166-178
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• 1976

서로 다른 11주의 Bacillus coagulans와 13종의 Bacillus 속 14주를 deoxyribonucleic acid(DNA)-DNA hybridization method에 의해서 분류학적인 연구를 하였다. 사용한 B. coagulans 11주중 6주는 흙에서(일본 오사까교외) 분리했고, 나머지 5주는 ATCC, IFO에서 authentic strains을 얻어서 사용했다. 사용된 B. coagulans는 Bergey's Manual(8th ed)에 의거 Gordon씨들의 방법으로 동정한 결과 B. coagulans로서 확인되었다. 이렇게 동정된 B. coagulans을 분자 생물학적 차원에서 지금까지의 Conventional taxonomic study와의 관계를 연구하기 위해서 사용한 11주의 B. coagulans중 ATCC 7070을 $^3$H labeled input 즉 standard로 해서 사용했을 때 B. coagulans 내의 intraspecific DNA homology indexes는 76% 이상으로 나타났다. 이와같은 발견은 Bergey's Manual에 의거한 conventional taxonomic study의 결과와 잘 일치하고 있었음으로 새로 분리한 6주와 authentic sources로부터 받은 5주는 같은 group의 B. coagulans라는 사실을 입증해 주었다. 그리고 B. coagulans와 다른 species의 Bacillus 속 즉 B. pumilus(168), B. licheniformis (IFO 12107), B. pumilus(IFO12110), B. firmus(ATCC 14575), B. lentus(ATCC 10840), B. circulans(ATCC 4513), B.macelans(ATCC 8244), B.polymyxa, (ATCC 842), B.sphaericus(ATCC 14577), B.brevis(ATCC 8246, IFO 12334), B.laterosporus(ATCC 64), B. pantothenticus(ATCC 14576) interspecific DNA homology indexes가 각각 2～4%을 보임으로써 B. coagulans는 molecular level면에서 이들 Bacillus 속과는 상동성 관계가 적음을 나타내었다. 반면에 B. coagulans(ATCC 7050)와 E. coli(F-12)와의 상동성은 1%이하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제39권6호
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• pp.872-879
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• 2010

조직대두단백을 이용하여 B. subtilis HA에 의한 장기간 동안 고체 발효를 통해 얻어진 발효물의 품질, 항산화 활성 및 물성 변화를 평가하였다. 발효시간에 따라 발효물의 색도는 L값은 감소하고 a, b 값은 증가하였으며 수용성 추출물의 갈색도는 발효 48시간까지는 서서히 증가하나 그 후에는 변화가 없는 것으로 나타났다. TVP 발효물의 물과 70% 에탄올 추출물의 DPPH radical 소거 활성 측정 결과 발효 24시간째 70% 에탄올 추출물의 $ IC_{50}$값이 0.99 mg/mL로 가장 활성이 우수하였고 발효시간이 길어져도 활성이 증가하지 않았다. 또한 ABTS radical 소거 활성도 70% 에탄올 추출물이 발효 72시간째 $ IC_{50}$값이 1.68 mg/g으로 가장 높았다. TVP 발효물의 점조도는 발효 48시간째 7.89 $Pa{\cdot}s^n$으로 가장 높았고 그 후에는 감소하는 것으로 나타났으며 점질물 함량은 발효 24시간째 26.49%로 가장 높은 함량을 보인 후 감소하는 것으로 나타났다. 발효물의 점탄성은 발효 48시간째 가장 높았으며 이후 감소하였고 탄성(G')보다 점성(G")이 높은 것으로 나타났다. $\gamma$-PGA 함량은 발효시간이 증가하면서 증가하는 경향을 보이면서 168시간에 37.72% 생산되었고, 분자량은 발효시간이 경과될수록 감소하였다. Levan 함량은 발효 초기인 12시간째 7.83%에서 발효시간이 경과할수록 감소하는 것으로 나타났다.