• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권6호
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• pp.835-842
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• 2014

Haloperoxidase (HPO, E.C.1.11.1.7) is a metal-containing enzyme oxidizing halonium species, which can be used in the synthesis of halogenated organic compounds, for instance in the production of antimicrobial agents, cosmetics, etc., in the presence of halides and $H_2O_2$. To isolate and evaluate a novel non-metal HPO using a culture-independent method, a cassette PCR library was constructed from marine seawater in Japan. We first isolated a novel HPO gene from Pseudomonas putida ATCC11172 by PCR for constructing the chimeric HPO library (HPO11172). HPO11172 showed each single open-reading frame of 828 base pairs coding for 276 amino acids, respectively, and showed 87% similarity with P. putida IF-3 sequences. Approximately 600 transformants screened for chimeric genes between P. putida ATCC11173 and HPO central fragments were able to identify 113 active clones. Among them, we finally isolated 20 novel HPO genes. Sequence analyses of the obtained 20 clones showed higher homology genes with P. putida or Sinorhizobium or Streptomyces strains. Although the HPO A9 clone showed the lowest homology with HPO11172, clones in group B, including CS19, showed a relatively higher homology of 80%, with 70% identy. E. coli cells expressing these HPO chimeric genes were able to successfully bioconvert chlorodimedone with KBr or KCl as substrate.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권5호
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• pp.592-596
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• 2014

HMO-2011, a recently isolated lytic phage that infects the SAR116 bacterial clade, represents one of the most abundant phage types in the oceans. In this study, the HMO-2011 genome sequence was compared with virome sequences obtained from various depths of the Pacific Ocean regions using metagenome binning. HMO-2011 was confirmed to be one of the most highly assigned viruses, with a maximum of 7.6% of total reads assigned. The HMO-2011-type phages demonstrated a depth-specific distribution, showing more abundance in the euphotic zone of coastal, transition, and open ocean regions as compared with the dark ocean.

• 한국해양생명과학회지
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• 제8권2호
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• pp.93-103
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• 2023

eDNA (environmental DNA)란 특정 환경에 서식하는 생물로부터 유래한 DNA를 의미한다. 환경 시료로부터 추출한 eDNA를 활용하면 해당 환경에 서식하는 생물들의 효율적이고 정확한 모니터링을 수행할 수 있다. 해수 시료로부터 얻은 eDNA를 기반으로 해양생물 다양성 연구를 수행할 수 있다. 해수 시료를 채집하고 이로부터 eDNA를 추출한 뒤, metagenome 분석을 통해 서식하는 해양생물의 종 동정과 다양성 분석이 가능하다. 본 리뷰에서는 이처럼 해수의 eDNA를 활용하여 해양 지역의 생물 다양성 연구를 수행하는 전체적인 과정을 제시하고 있다. 아직 국내에는 해양생물 다양성 연구를 위해 eDNA를 적용하는 방법이 보편화 되어있지 않으며, 본 리뷰를 기반으로 이와 같은 eDNA 연구 방법을 정립하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권6호
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• pp.771-780
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• 2014

A putative lipolytic enzyme gene, named as est9x, was obtained from a marine microbial metagenome of the South China Sea. Sequence analysis showed that Est9X shares lower than 27% sequence identities with the characterized lipolytic enzymes, but possesses a catalytic triad highly conserved in lipolytic enzymes of the ${\alpha}/{\beta}$ hydrolase superfamily. By phylogenetic tree construction, Est9X was grouped into a new lipase/esterase family. To understand Est9X protein in depth, it was recombinantly expressed, purified, and biochemically characterized. Within potential hydrolytic activities, only lipase/esterase activity was detected for Est9X, confirming its identity as a lipolytic enzyme. When using p-nitrophenol esters with varying lengths of fatty acid as substrates, Est9X exhibited the highest activity to the C2 substrate, indicating it is an esterase. The optimal activity of Est9X occurred at a temperature of $65^{\cric}C$, and Est9X was pretty stable below the optimum temperature. Distinguished from other salt-tolerant esterases, Est9X's activity was tolerant to and even promoted by as high as 4 M NaCl. Our results imply that Est9X is a unique esterase and could be a potential candidate for industrial application under extreme conditions.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권9호
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• pp.1351-1358
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• 2010

The demand for ${\beta}$-glucosidases insensitive to product inhibition is increasing in modern biotechnology, for these enzymes would improve the process of saccharification of lignocellulosic materials. In this study, a ${\beta}$-glucosidase gene that encodes a 442-amino-acid protein was isolated from a marine microbial metagenomic library by functional screening and named as bgl1A. The protein was identified to be a member of the glycoside hydrolases 1 family, and was recombinantly expressed, purified, and biochemically characterized. The recombinant ${\beta}$-glucosidase, Bgl1A, exhibited a high level of stability in the presence of various cations and high concentrations of NaCl. Interestingly, it was activated by glucose at concentrations lower than 400 mM. With glucose further increasing, the enzyme activity of Bgl1A was gradually inhibited, but remained 50% of the original value in even as high as 1,000 mM glucose. These findings indicate that Bgl1A might be a potent candidate for industrial applications.

• 미생물학회지
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• 제46권1호
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• pp.1-8
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• 2010

미생물 군집과 기능연구를 위한 최근의 새로운 분석기술의 발전은 다양한 유전 관련 정보를 제공해왔다. mRNA를 포함하는 핵산을 기초로 한 연구를 뛰어넘어서 메타프로테오믹스는 미생물 군집의 유전형 및 표현형의 특징적인 정보를 보다 정교하게 제공할 수 있다. 이미 서로 다른 미생물 생태계인 해수, 인간의 배설물, 활성 슬러지, 산성 광산 폐수 생물막, 토양 등에 메타프로테오믹스 기술이 유용하게 사용되었다. 이들 연구는 여러 측면에서 상당히 다르지만 미생물 군집의 구조, 기능, 생리, 상호관계, 생태, 진화적 측면을 결정적으로 상호 연결한다는 것을 밝혀냈다. 본 총설은 메타프로테오믹스에 대한 현재까지의 가장 최신의 정보를 요약하여 제공함으로써 메타프로테오믹스에 대한 정확한 이해와 활용을 통해 다방면의 메타프로테오믹스가 가능하도록 하고자 하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제45권1호
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• pp.63-70
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• 2017

독도 해저 2,000 미터 퇴적토를 이용한 메타게놈 유전자 은행의 60,672 클론을 기름 성분 tributyrin이 첨가된 배지에서 스크리닝 하였다. 활성을 가진 클론에서 EstES1 유전자를 선발하였다. EstES1은 553개 아미노산으로 구성된 분자량 59.4 kDa 단백질로, 가장 높은 유사성은 Haliangium ochraceum의 carboxylesterase와 44%이었다. EstES1 서열 내부에는 carboxylesterase의 전형적인 penta-peptide motif, catalytic triad 및 N-terminal 부위 37개의 leader sequence가 존재했다. 서열기반 계통분석 결과, EstES1은 신규한 esterase 임을 보여주었다. EstES1 효소의 leader 서열을 제거한 재조합 수용성 RLES1 효소는 탄소 2-12까지 포함된 long acyl ethyl ester 기질을 모두 이용할 수 있지만, p-Nitrophenyl butyrate (C4)에 가장 높은 활성과 turn-over 값을 보였다. 최적 활성은 $45^{\circ}C$, pH 9.0이다(specific activity 255.4 U/mg). 또한 강알칼리 상태인 pH 10.5까지 80% 이상의 활성이 유지되었다. EstES1의 활성은 $60^{\circ}C$에서 내열성을 보여, 1시간 동안 활성을 100% 유지할 수 있다. 효소 활성은 여러 종류의 유기용매 하에서도 안정하게 유지되었다. 따라서, EstES1은 배양이 불가능한 난배양 미생물로부터 유래된 신종 효소 유전자로서, 고온의 지방산 가수분해, 알칼리 상태나유기용매가 존재하는 여러 공정분야에 활용될 수 있다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제8권1호
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• pp.43-49
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• 2023

본 연구에서는 남극 로스해 연안에 서식하는 아델리펭귄(Pygoscelis adeliae)과 황제펭귄(Aptenodytes forsteri)의 분변 시료를 기반으로 펭귄 장내 미생물 메타지놈 연구를 수행하였다. Taxonomy 분석 결과, 아델리펭귄과 황제펭귄의 장내 미생물에는 주로 7개의 문(phylum), 18개의 과(family)가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 미생물 다양성을 평가하기 위해 Alpha diversity 및 OTU abundance 분석을 수행한 결과, 전반적으로 아델리펭귄의 장내 미생물 다양성이 황제펭귄보다 높은 것을 확인하였고, PCoA를 기반으로 한 Beta diversity 분석을 통해 두 개체군 간 장내 미생물 군집에 차이가 존재함을 확인하였다. PICRUSt를 활용한 기능적인 차원의 KEGG pathway 분석을 통해서는 아델리펭귄과 황제펭귄 시료에서 nucleoside and nucleotide biosynthesis pathway가 가장 많이 존재하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 남극 아델리펭귄과 황제펭귄의 장내미생물 구성과 다양성을 비교분석 할 수 있었다. 본 연구 결과는 향후 펭귄의 먹이 섭식 관련 연구에 활용될 수 있으며, 더 나아가 다양한 남극 생물의 장내미생물 메타지놈 분석에 대한 기초가 될 수 있을 것이다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권2호
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• pp.118-124
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• 2009

에스터라제 EM2L8 유전자를 E. coli 균에서 발현하고 에스터라제 활성을 분석한 결과, $40-45^{\circ}C$에서 최적의 효소활성을 보였다. $15^{\circ}C$에서 최대활성의 45% 활성을 보였고 $15-45^{\circ}C$ 사이의 활성화에너지는 4.9 kcal/mol로 계산됨으로써 전형적인 저온 적응효소인 것으로 밝혀졌다. 또한, $4^{\circ}C$에서 장기보관해도 효소활성이 전혀 줄어들지 않음을 통해서 저온에서 안정한 효소임을 알게 되었다. 반응액에 에탄올, 메탄올, 아세톤을 15% 농도까지 첨가해도 효소활성이 줄어들지 않았으며 DMSO의 경우, 40% 농도까지 첨가해도 효소활성이 유지되는 것으로 나타났다. 이 효소 40 U을 Tris-HCl 용액(1.2 mL, pH 9.0)에 넣고 $30^{\circ}C$에서 (R,S)-ECHB(0.5%, 38 mM)의 분해반응을 수행한 결과, 기질이 가수분해되어 CHBacid가 생성되며 기질의 분해속도는 $6.8\;{\mu}mole/h$로 계산되었다. (R)-ECHB 보다 (S)-ECHB 기질을 빠르게 분해하였으며 전환수율이 80%일 때, e.e.s 값이 40%로 측정되었다. 반응액에 DMSO를 10% (v/v) 농도로 각각 첨가한 결과, 기질의 분해 속도는 $10.4\;{\mu}mole/h$로 증가되었다. 하지만 DMSO의 유무와 상관없이 전환수율에 따른 e.e.s 값은 유사하게 나타났다. 결론적으로 이 효소는 저온과 각종 유기용매 하에서도 높은 안정성과 활성을 갖고 있기 때문에 각종 의약품의 유기합성공정에서 효소촉매로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.