Cop protein has been overexpressed in Escherichia coli using a T7 RNA polymerase system. Purification to apparent homogeneity was achieved by the sequential chromatography on ion exchange, affinity chromatography, and reverse phase high performance liquid chromatography system. The molecular weight of the purified Cop was estimated as 6.1 kDa by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). But the molecular mass of the native state Cop was shown to be 19 kDa by an analytical high performance size exclusion chromatography, suggesting a trimer-like structure in 50 mM Tris-HCI buffer (pH 7.5) containing 100 mM NaCl. Cop protein Was calculated to contain $39.1% {\alpha}-helix, 16.8% {\beta}-sheet$, 17.4% turn, and 26.8% random structure. The DNA binding property of Cop protein expressed in E. coli Was preserved during the expression and purification process. The isoelectric point of Cop was determined to be 9.0. The results of amino acid composition analysis and N-terminal amino acid sequencing of Cop showed that it has the same amino acid composition and N-terminal amino acid sequence as those deduced from its DNA sequence analysis, except for the partial removal of N-terminal methionine residue by methionyl-aminopeptidase in E. coli.
A novel antimicrbial peptide , named HFS-I, was isolated and characterized from the skin of the hagfish, Eptatretus bugeri. The decapeptide with a molecular mass of 1279.5 Da was purified to homogeneity using a gel-filtration column, ion-exchange and C18 reverse-phase high performance liquid chromatograpy . The complete amino acid sequence of HFS-I, which was determined by a combination of an automated amino acid sequencing and FAB-MS, was F-P-W-W-L-S-G-K-Y-P-NH2. Comparison of the amino acid sequence with those of other known antimicrobial peptides revealed that HFS-I was a novel antimicrobial peptide. HFS-I showed a weak antimicrobial activity in vitro aganinst a broad spectrum of microorganism without hemolytic acitivity.
Thirty plants of the Compositae family were screened for inhibitory activity of angiotensin converting enzyme (ACE). Among them, Chrysanthemum boreale Makino and Ixeris dentate Nakai were selected for further investigation since they had the highest inhibitory activity. Crude water extracts of the flowers of Chrysanthemum boreale Makino and the roots of Ixeris dentate Nakai were prepared by heating at 95$^{\circ}C$ and 6$0^{\circ}C$ for 2 hr, respectively, followed by centrifugation at 8000$\times$ g far 30 min. Crude extracts were then filtered using YM-3 and YM-1 membranes. The ACE inhibitors were isolated using consecutive chromatographic methods including: Sephadex G-15, ion exchange, FPLC, and reverse phase HPLC. The inhibitors were identified to have molecular masses of 204 and 283 daltons, respectively, by mass spectrometry. These results demonstrate that crude extracts of Compositae plants may be useful as functional food ingredients with anti-hypertensive properties.
Amongst the various antimicrobial peptides, lysozyme plays a central role in initiating and maintaining the antibacterial defense response of insect. Here we propose the biosynthesis and refolding of recombinant lysozyme in Escherichia coli expressed in inclusion body form. The Agrius lysozyme gene was amplified using gene specific primers and then ligated into the pGEX-4T-1 vector, which contained the glutathione S-transferase (GST) gene as a fusion partner. A recombinant lysozyme was expressed in E. coli Rosetta cells using a pGEX-4T-1 expression vector, and the fusion protein was induced by ioporpyl-${\beta}$-D-thiogalactopyranoside (IPTG). The recombinant protein produced as an inclusion body was resolubilized in solubilization buffer, and the resultant solution was dialyzed in refolding buffer. After thrombin cleavage, the recombinant lysozyme was purified by ion exchange chromatography and reverse phase chromatography. The recombinant lysozyme was subjected to sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis and immunoreactivity against the anti-Agrius lysozyme was observed by western blot analysis of this protein. The recombinant lysozyme displayed antibacterial activity against Bacillus megaterium and Micrococcus luteus, which was confirmed by the inhibition zone assay.
Cold shock proteins (Csps) are a subgroup of the cold-induced proteins on reduction of the growth temperature below the physiological temperature. They preferentially bind to single-stranded nucleic acids to translational regulation via RNA chaperoning. Csp plays important role in cold adaptations for the psychrophilic microorganism. Recently, Cold shock protein from psychrophilic bacteria, Colwellia psychrerythraea (CpCsp) has been identified. Three dimensional structures of a number of Csps from various microorganisms have been solved by NMR spectroscopy or X-ray crystallography, but structures of psychrophilic Csps were not studied yet. Therefore, cloning and purification protocols for further structural study of psychrophilic Csp have been optimized in this study. CpCsp was expressed in E. coli with pET-11a vector system and purified by ion exchange, size exclusion, and reverse phase chromatography. Expression and purification of CpCsp in M9 minimal media was carried out and $^{15}N$-labeled proteins with high purity over 90% was obtained. Further study will be carried out to investigate the tertiary structure and dynamics of CpCsp.
역삼투막을 이용한 해수담수화 과정에서 발생하는 농축수 내에는 고농도의 $Na^+$ 이온이 포함되어 있으며, 이를 경제성 있는 NaOH 용액으로 회수하기 위해 전기분해를 적용하였다. 실험실 규모의 전기분해장치를 구성하여 실험조건의 변화에 따른 NaOH 용액의 합성농도를 비교하였다. 이온교환막의 종류(CIMS 막, Nafion 막), 이온교환막의 전처리 유무, 농축수의 유입 유속(73 mL/min ~ 200 mL/min), 모의 농축수의 농도(1.5 M ~ 5 M), 전류(1.5 A, 2 A) 등의 인자를 변화시켜 전기분해를 수행한 결과, CIMS 막은 Nafion 막에 비하여 NaOH 용액의 합성효율은 뛰어나지만, 장시간운전 이후에 염소가스에 대한 내구성이 떨어졌다. 또한, 모의 농축수의 $Na^+$ 이온농도와 전류가 높을수록 NaOH 용액의 합성효율은 증가하였으나, 모의 농축수의 유입 유속이 낮을수록 합성효율은 증가하였다.
폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti3C2Tx, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.
한국재래간장으로 부터 분리한 Bacilius subtilis CCKS-111이 생성하는 proteae를 분리 정제하였다. 황산암모늄 염석, DEAE cellulose ion-exchange chromatography, Sephades G-100 및 HPLC를 이용한 겔여과법에 의해 비활성도 24.3 unit/mg, 정제배수 50.6배로 효소를 정제하였으며 high performance liquid chromatography (HPLC)에 의하여 단일 단백질임을 확인하였다 정제효소의 분자량은 HPLC에 의하여 분자량 28,000 정도의 monomer로 추정되었고, 본 효소의 아미노산 잔기수는 251.3으로, 분해되기 쉬운 threonine, serine, glycine을 제외한 아미노산 잔기수는 Bacillus subtilis subtilisin DY 잔기수(274)와 유사한 것으로 나타났다. 아미노산 조성은 alanine, serine, glycine 및 arginine의 함량이 많았다. Reverse phase (RP)-HPLC로 분리한 주 peak로 N-말단에서 32번 까지 아미노산 배열을 확인한 결과 Bacillus subtilis subtilisin DY와 동일하였다.
원자력발전소 운영 과정에서 발생되는 폐기물인 폐수지를 원천적으로 저감하기 위해, 새로운 폐수 정화기술을 개발하고 원전 폐수처리시스템에 가상적으로 적용하여 효용성을 평가하고자 하였다. 본 기술의 기본 원리는 폐수에 존재하는 주요 핵종이온들을 생물학적 혹은 화학적 방법을 통해 무기 결정광물로 바꾸는 방식이다. 실험실에서 폐수를 대상으로 회분식실험을 통해 핵종 제거율을 측정한 결과, 생물학적 방법은 24시간 이내에 세슘을 80% 이상 제거하였고, 화학적 방법은 95% 이상 세슘을 선택적으로 제거할 수 있었다. 그리고 원전 폐수에 존재하는 다른 주요 핵종들(Co, Ni, Fe, Cr, Mn, Eu)에 대해서도 초기 99% 이상의 높은 제거율을 보여 주었다. 우리는 APR1400 원자력발전소의 폐수처리시스템 공정에서 역삼투압(R/O)과 유기 이온교환수지 모듈 사이에 가상으로 본 기술 모듈을 설치하였다. 가상의 모듈 설치를 통한 기술적 타당성 평가를 통해, 우리는 폐수의 주요 핵종들이 90% 이상 선택적으로 제거되고 폐수지의 발생량이 대폭 감소된다는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과가 의미하는 바는 본 기술이 향후 미래에 상용화되었을 경우, 폐수지 관리 비용을 크게 감소시키고 수지 수명도 대폭 연장시킬 수 있어, 결과적으로 월성 방사성폐기물 처분시설의 저장고 포화시점을 최대한 늦출 수 있는 이점이 있다.
본 연구의 목적은 해수담수화 과정 중 황산이온과 염소이온은 제거하고 유용미네랄인 마그네슘, 칼슘은 잔존 시키는 미네랄 수질 조정 기술로 먹는물 수질기준에 맞는 고경수 제조 공정 개발에 있다. 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수(Concentrated deep seawater)와 탈염수(desalted deep seawater)를 제조하고, 나노여과막(NF)를 사용하여 염화나트륨이 제거되지 않은 1차 미네랄 농축수(Mineral enriched deep seawater)를 제조하여, 전기투석 이온교환막(ED)을 가동하여 염화나트륨을 제거한 탈염 미네랄농축수(Mineral enriched desalted water)를 제조하여 이를 RO 탈염수와 희석하여 고경도 먹는해양심층수를 제조하였다. 역삼투막은 해수(해양심층수) 원수에서 용존물질과 담수를 분리할 수 있으며, 2차에 걸쳐 역삼투막을 사용하면, 용존성분 중 99.9% 이상 제거되고, 경도 1이하, 염소이온의 농도 2.3 mg/L인 용존물질이 완전히 제거된 탈염수(순수)를 제조할 수 있었다. 나노여과막 (NF 막)의 간극은 $10^{-9}$ m으로 마그네슘과 칼슘은 50%정도 통과시키며, 염소이온과 나트륨 같은 일가이온은 95%이상 통과한다. 나노여과막은 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분과 나트륨과 염소이온과 같은 염분성분을 분리 농축할 수 있지만, 완벽하게 분리하지는 못한다. 전기투석막(ED)은 전기전도도에 따라 경도성분의 이가이온과 염분성분인 일가이온이 분리된다. 전기전도도 20 mS/cm 이상에서 경도성분(마그네슘이온, 칼슘 이온 등)은 제거되지 않는 반면, 염분성분 (나트륨이온, 염소이온 등)은 지속적으로 제거되었다. 따라서, 나노여과막을 이용하여 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분을 농축하고, 전기투석막을 이용하여 경도농축수에서 염분성분을 분리하여 경도농도 12,600 mg/L, 염소이온 농도 2,446 mg/L의 염분성분이 배제된 고경도 농축수를 제조할 수 있었다. 이러한 고경도수를 역삼투막을 이용하여 용존물질이 모두 제거된 2차 RO 생산수로 10배 희석하면 염소이온 농도 244 mg/L 로 먹는물 수질기준에 적합하면서 경도농도 1,260 mg/L 인 고경도 수 제조도 가능하였다. RO/NF/ED 또는 NF/ED 연계공정은 해수의 증발 없이 역삼투막, 나노여과막과 전기투석막만을 이용하여 염소이온과 나트륨, 칼륨, 황산이온과 같은 염분성분을 제거하면서 마그네슘과 칼슘과 같은 경도성분은 농축할 수 있어서 먹는물 수질기준에 적합한 고경도수 제조가 가능하였으며, 이 과정 중 소모되는 에너지를 줄일 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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