Indigenous strains of Trichoderma species isolated from rhizosphere soils of Tea gardens of Assam, north eastern state of India were assessed for in vitro antagonism against two important tea fungal pathogens namely Pestalotia theae and Fusarium solani. A potent antagonist against both tea pathogenic fungi, designated as SDRLIN1, was selected and identified as Trichoderma viride. The strain also showed substantial antifungal activity against five standard phytopathogenic fungi. Culture filtrate collected from stationary growth phase of the antagonist demonstrated a significantly higher degree of inhibitory activity against all the test fungi, demonstrating the presence of an optimal blend of extracellular antifungal metabolites. Moreover, quantitative enzyme assay of exponential and stationary culture filtrates revealed that the activity of cellulase, ${\beta}$-1,3-glucanase, pectinase, and amylase was highest in the exponential phase, whereas the activity of proteases and chitinase was noted highest in the stationary phase. Morphological changes such as hyphal swelling and distortion were also observed in the fungal pathogen grown on potato dextrose agar containing stationary phase culture filtrate. Moreover, the antifungal activity of the filtrate was significantly reduced but not entirely after heat or proteinase K treatment, demonstrating substantial role of certain unknown thermostable antifungal compound(s) in the inhibitory activity.
A total of 45 bacterial strains were isolated from the traditional Korean soybean-fermented food, Chungkookjang. Among these strains, seven strains were selected and identified based on morphological, physiological, and biochemical characteristics, as well as phylogenetic analysis using 16S rDNA sequences. All strains were Gram-positive, aerobic, motile, oxidase-positive, rod-shaped, and endospore-forming bacteria, and produced extracellular enzymes such as amylase, cellulase, lipase, protease, and xylanase. The isolates were grown in the presence of 0-11% (w/v) NaCl. Growth was optimal at pH 6-9 and at temperatures of $30-45^{\circ}C$. According to VITEK automicrobic system tests and supplementary tests, the isolates were similar to several species of the genus Bacillus. The phylogenetic analysis of seven bacterial strains based on comparisons of 16S rDNA sequences, revealed that the strains were closely related to Bacillus species. The identification of strains that produced surfactin was also carried out, based on PCR screening of the sfp gene. Among the seven isolated strains, six yielded a surfactin-positive result with PCR.
The alkaline elastase is an extracellular serine protease of the alkalophilic Bacillus strain Ya-B. To increase the gene copy number and the production level of the alkaline elastase Ya-B, we designed, on the B. subtilis chromosome, a gene amplification of the 10.6 kb repeating unit containing amyE, aleE (alkaline elastase Ya-B gene) and tmrB. The aleE was inserted between amyE and tmrB, and B. subtilis APT119 strain was transformed with this amyE-aleE-tmrB-junction region fragment. As a result, we succeeded in obtaining tunicamycin-resistant (Tm$^{r}$) transformants (Tf-1, Tf-2) in which the designed gene amplification of 10.6 kb occurred in chromosome. The transformants showed high productivity of $\alpha $-amylase and alkaline elastase Ya-B. The copy number of the repeating unit (amyE-aleE-tmrB) was estimated to be 25, but plasmid vector (pUC19) was not integrated. The amplified aleE of chromosome was more stable than that of plasmid in absence of antibiotics.
전통장류로부터 식품 유해요소를 생성하지 않는 Bacillus 균주를 분리하여 세포외효소 활성(amylase, protease, cellulase, xylanase)을 측정한 후, 단백질 분해 활성이 우수한 14개 균주와 비교균주 1균주를 선발하였다. 선발된 균주에 대해 16S rRNA 유전자를 이용한 균주 동정을 실시한 결과, B. amyloliquefaciens 10종, B. methylotrophicus 1종, B. velezensis 1종, B. subtilis 3종이 분리 동정되었다. 그중 B. subtilis JBG17019, B. amyloliquefaciens JBD17076, B. amyloliquefaciens JBD17109 균주에서 식중독미생물에 대한 증식 억제능이 확인되었다. Glutamic acid 대사와 관련한 발효특성을 확인하기 위하여 선발된 Bacillus 균주에 대해 glutamate, glutamine 및 ${\gamma}$-PGA 생성능을 측정하였다. 발효특성과 ${\gamma}$-PGA 생성능에 대한 다변량 요인분석을 주성분(PCA) 추출법으로 분석한 결과, PC1(효소 활성(amylase, cellulase, xylanase), PC2(${\gamma}$-PGA 생성능) 및 PC3(protease, glutamate 및 glutamine)의 3가지 주성분이 분류되었다. 주성분(PC)의 추출에 따라 B. amyloliquefaciens JBD17076 및 B. subtilis JBG17019 균주는 우수한 효소 활성 및 ${\gamma}$-PGA 생성을 하는 것으로 평가되었다.
한국미생물생명공학회 2001년도 Proceedings of 2001 International Symposium
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pp.40-45
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2001
Raw starch-digesting amylase (BF-2A, M.W. 93, 000 Da) from Bacillus circulans F-2 was converted to two components during digestion with subtilisin. Two components were separated and designated as BF-2A' (63, 000 Da) and BF-2B (30, 000 Da), respectively. BF-2A' exhibited the same hydrolysis curve for soluble starch as the original amylase (BF-2A). Moreover, the catalytic activities of original and modified enzymes were indistinguishable in $K_{m}$, Vmax for, and in their specific activity for soluble starch hydrolysis. However, its adsorbability and digestibility on raw starch was greatly decreased. Furthermore, the enzymatic action pattern on soluble starch was greatly different from that of the BF-2A. A smaller peptide (BF-2B) showed adsorb ability onto raw starch. By these results, it is suggested that the larger peptide (BF-2A') has a region responsible for the expression of the enzyme activity to hydrolyze soluble substrate, and the smaller peptide (BF-2B) plays a role on raw starch adsorption. A similar phenomenon is observed during limited proteinase K, thermolysin, and endopeptidase Glu-C proteolysis of the enzyme. Fragments resulting from proteolysis were characterized by immunoblotting with anti-RSDA. The proteolytic patterns resulting from proteinase K and subtilisin were the same, producing 63- and 30-kDa fragments. Similar patterns were obtained with endopeptidase Glu-C or thermolysin. All proteolytic digests contained a common, major 63-kDa fragment. Inactivation of RSDA activity results from splitting off the C-terminal domain. Hence, it seems probable that the protease sensitive locus is in a hinge region susceptible to cleavage. Extracellular enzymes immunoreactive toward anti-RSDA were detected through whole bacterial cultivation. Proteins of sizes 93-, 75-, 63-, 55-, 38-, and 31-kDa were immunologically identical to RSDA. Of these, the 75-kDa and 63-kDa proteins correspond to the major products of proteolysis with Glu-C and thermolysin. These results postulated that enzyme heterogeneity of the raw starch-hydrolysis system might arise from the endogeneous proteolytic activity of the bacterium. Truncated forms of rsda, in which the gene sequence encoding the conserved domain had been deleted, directed the synthesis of a functional amylase that did not bind to raw starch. This indicates that the conserved region of RSDA constitutes a raw starch-binding domain, which is distinct from the active centre. The possible role of this substrate-binding region is discussed.d.
미생물 메타게놈은 특이한 생체촉매의 다양한 원료로 제공된다. 한우의 반추위에서 게놈 DNA를 분리한 후 메타게놈 은행을 구축하고 $\alpha$-amlylase를 암호화하는 유전자를 클로닝하여 DNA 및 아미노산 서열을 밝히고 생화적 특징을 조사하였다. amyA유전자는 1,893 bp로 631개의 아미노산 잔기를 가진 단백질을 암호화였으며 효소의 분자량은 단백질 전기영동 결과 약 71,000 Da으로 확인되었다. 이 효소를 다른 아밀라제와 비교한 결과 $21-59\%$의 상동성을 보였다. AnyA는 pH $6.40\%$에서 최적 활성을 나타내었고, pl값은 5.87이었다. E. coliDH5$\alpha$에서 발현된 AmyA의 활성은 $\Mg^{2+}$(20mM), $Ca^{2+}$ (30 mM) 존재 시 그 활성이 증가하였고, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$ 존재 시 저해되었다. amyA 유전자의 internal primer를 사용하여 인공적으로 배양할 수 있는 49종의 반추세균에서 분리한 게놈 DNA을 주형으로 PCR분석한 결과 해당하는 벤드를 확인할 수 없었다. AmyA는 현재로 배양할 수 없는 반추 미생물에서 온 것으로 추정된다.
국내 삼천포 및 서천에서 채집한 갯장어(Muraenesox cinereus)의 장내기관으로부터 분리된 미생물들의 다양성 및 특성에 관하여 조사하였다. 장내 미생물의 순수 분리를 위하여 marine agar 배지를 사용하였으며 $37^{\circ}C$에서 호기적으로 배양하였다. 순수 분리 후, 49 균주를 분리하였으며 16S rRNA 염기서열 분석 결과를 바탕으로 계통학적 분석을 실시한 결과, 3문, 13과, 14속, 34종으로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 특히, Proteobacteria 문은 83.7%의 분포를 나타내었으며 8과, 8속, 26종으로 Aeromonadaceae, Pseudoalteromonadaceae, Shewanellaceae, Enterobacteriaceae, Morganellaceae, Moraxellaceae, Pseudomonadaceae와 Vibrionaceae로 분포하는 것을 확인하였다. 그리고 분리한 균주들이 amylase, lipase, protease와 같은 산업적으로 유용한 효소를 생산하는지 확인하기 위하여 효소 활성 평가를 실시하였으며, 39 균주가 최소 한 종류 이상의 효소 활성을 가지고 있는 것을 확인하였다. 특히 Aeromonas 속의 균주들은 테스트한 모든 효소의 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 본 연구를 통하여 분리한 미생물들의 산업적 활용 가능성을 나타내었다. 그러므로 이번 연구는 국내 유전자원 확보 및 갯장어의 장내마이크로비옴의 과학적 지식 확장에 도움이 될 것으로 생각된다.
지하수 세균 군집에 미치는 환경요인의 영향을 분석하기 위하여, 서울 시내에서 음용수로 사용하는 2개 정점과 음용수외 생활용수로 사용하고 있는 8개 정점을 대상으로 조사하였다. 물리.화학적 환경요인과 중금속의 농도, 및 세균 군집의 분포 등 40개 변수를 분석한 결과, 음용수로 사용하는 정점을 제외한 나머지 정점에서 질산성 질소와 암모니아가 용수목적별 수질기준의 기준치 이상으로 측정되었다. 총세균은 5.1~41.4$\times$$10^{5}$cells/ml 범주로, 종속영양세균과 기능성 세균군집은 0.01~29.6$\times$$10^4$cfu/ml의 범주로 조사되었다. 세포외 효소의 활성도는 0.005~11.3$\mu$M/l/hr 의 범주로 나타났고, lipase, phophatase, $\beta$-glucosidase, cellulase, chitinase, amylase 순으로 활성도가 나타났다. 정점별로 조사된 세균 군집에 미치는 환경요인의 상호관계는 대응분석(correspondence analysis)과 다차원 척도법 분석(multidimensional scaling; MDS)으로 하였으며, 그 결과 4개의 집단으로 구분되었으며, 세균 군집에 미치는 주요한 환경요인은 정점별 잠재오염원과 일치하는 양상을 보였다.다.
쌀 전분을 원료로 효모를 직접 이용하여 항산화제 glutathione(GSH)이 풍부한 알코올 음료를 제조할 목적으로 GSH 함량과 당화능을 증진시키기 위하여 Saccharomyces cerevisiae의 ${\gamma}$-glutamylcysteine synthetase 유전자(GSH1), Debaryomyces occidentalis의 glucoamylase 유전자(GAM1), 그리고 ${\alpha}$-amylase 유전자(AMY)를 청주 효모 S. cerevisiae에서 공동 발현시켰다. 재조합 청주 효모의 세포외 GSH 함량은 원균주에 비해 1.5배 증가하였다. 2% (w/v) 쌀 전분이 함유된 배지에서 배양하였을 때 GAM1과 AMY 유전자 모두 발현하는 효모 균주의 glucoamylase에 의한 당화능은 GAM1유전자만 발현하는 균주와 비교하여 2배 증가하였다. 이 새로운 균주는 쌀 전분이 20%(w/v) 함유된 배지에서 7일간 발효를 통해 에탄올 11% (v/v)를 생산하였고, 전분 함유량의 90% 이상을 소비하였다.
본 연구에서 부산, 창원, 제주도 일대에서 채취한 토양으로부터 분리한 균주를 이용하여 식물 병원성 곰팡이에 대해서 길항작용을 나타내는 것을 확인하였으며, 또한 분리 균주의 경우 세균성 균주에 대해서도 길항작용을 나타내는 것을 확인하였다. 이러한 길항작용은 Bacillus 속이 생산하는 2차 대사산물인 siderophore, 항생물질, 세포 외 효소 활성 등에 의해서 식물 병원성 곰팡이에 대한 길항작용을 나타내는 것으로 보이며, 특히 분리 균주로부터 생산되는 세포 외 효소는 식물 병원성 곰팡이의 세포벽에 용균작용 일으킴에 따라 세포벽을 분해하여 식물 병원성 곰팡이의 생장을 저해할 것으로 생각된다. 또한 질소 고정능 및 IAA 생성능을 통해 식물 생장 촉진 및 식물 병원성 곰팡이 성장을 억제시킬 수 있는 생물학적 제제로서 식물재배에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최종 선별된 Bacillus subtilis ANGa5, Bacillus aerius ANGa25, Bacillus methylotrophicus ANGa27를 이용하여 식물 병원성 곰팡이 방제 및 식물 생장촉진활성을 가지는 새로운 생물학적 제제로서 이용 가능성을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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