• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2005년도 2005 Annual Meeting & International Symposium
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• pp.154-164
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• 2005

Saccharomyces cerevisiae KNU5377 is a thermotolerant strain, which can ferment ethanol from wasted papers and starch at 40$^{\circ}C$ with the almost same rate as at 30$^{\circ}C$. This strain showed alcohol fermentation ability to convert wasted papers 200 g (w/v) to ethanol 8.4% (v/v) at 40$^{\circ}C$, meaning that 8.4% ethanol is acceptable enough to ferment in the industrial economy. As well, all kinds of starch that are using in the industry were converted into ethanol at 40$^{\circ}C$ with the almost same rate as at 30$^{\circ}C$. Hyperthermic cell killing kinetics and differential scanning calorimetry (DSC) revealed that exponentially growing cells of this yeast strain KNU5377 were more thermotolerant than those of S. cerevisiae ATCC24858 used as a control. This intrinsic thermotolernace did not result from the stability of entire cellular components but possibly from that of a particular target. Heat shock induced similar results in whole cell DSC profiles of both strains and the accumulation of trehalose in the cells of both strains, but the trehalose contents in the strain KNU5377 were 2.6 fold higher than that in the control strain. On the contrary to the trehalose level, the neutral trehalase activity in the KNU5377 cells was not changed after the heat shock. This result made a conclusion that though the trehalose may stabilize cellular components, the surplus of trehalose in KNU5377 strain was not essential for stabilization of whole cellular components. A constitutively thermotolerant yeast, S. cerevisiae KNU5377, was compared with a relatively thermosensitive control, S. cerevisiae ATCC24858, by assaying the fluidity and proton ATPase on the plasma membrane. Anisotropic values (r) of both strains were slightly increased by elevating the incubation temperatures from 25$^{\circ}C$ to 37$^{\circ}C$ when they were aerobically cultured for 12 hours in the YPD media, implying the membrane fluidity was decreased. While the temperature was elevated up to 40$^{\circ}C$, the fluidity was not changed in the KNU5377 cell, but rather increased in the control. This result implies that the plasma membrane of the KNU5377 cell can be characterized into the more stabilized state than control. Besides, heat shock decreased the fluidity in the control strain, but not in the KNU5377 strain. This means also there's a stabilization of the plasma membrane in the KNU5377 cell. Furthermore, the proton ATPase assay indicated the KNU5377 cell kept a relatively more stabilized glucose metabolism at high temperature than the control cell. Therefore, the results were concluded that the stabilization of plasma membrane and growth at high temperature for the KNU5377 cell. Genome wide transcription analysis showed that the heat shock responses were very complex and combinatory in the KNU5377 cell. Induced by the heat shock, a number of genes were related with the ubiquitin mediated proteolysis, metallothionein (prevent ROS production from copper), hsp27 (88-fold induced remarkably, preventing the protein aggregation and denaturation), oxidative stress response (to remove the hydrogen peroxide), and etc.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제9권2호
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• pp.65-69
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• 1981

농산폐자원을 이용하기 위한 방법으로써 Trichoderma sp. KI 7-2로 만든 koji와 내열성 효모를 사용하여 동시당화-발효와 당화액 발효를 비교하였다. 볏짚의 당화액에서는 15 mg/$m\ell$의 cellobiose가 존재하였으나 동일한 효소원을 사용한 동시당화-발효액에서는 존재하지 않았다. 효소당화법에서 는 cellulase enzyme system의 반응산물인 glucose가 cellobiose의 활성을 저해하므로 cellobiose 가 축적되었으나 동시당화-발효법에서 는 glucose가 ethanol로 발효되어 cellobiose의 축적이 없었다. Cutting mill 한 볏짚은 동시 당화-발효 과정에서는 ball mill 한 것과 같은 정도로 효과적으로 발효되었다. 이 결과로부터 cellylolytic enzyme system의 반응산물에 의한 저해 mechanism을 논의하였다. 또한 볏짚 당화시 약 10 mg/$m\ell$ 생산되는 xylose는 동시당화-발효에 아무런 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권8호
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• pp.1088-1095
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• 2014

A systematic investigation was performed on the bacterial, Bacillus, fungal, and yeast communities of the three types of Daqu (mechanically prepared, manually prepared, and mixed prepared) used in Baiyunbian Company by reconditioning PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). The DGGE results showed that the microbes in the three types of Daqu were mainly thermotolerant and thermophilic microbes, and the most dominant bacterial species were Bacillus and Virgibacillus, followed by Lactobacillus and Trichococcus. Furthermore, the dominant fungi were found to be molds, such as Rasamsonia, Penicillium, Aspergillus, and Monascus, and the dominant yeasts were Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis fibuligera, Pichia anomala, and Debaryomyces hansenii. In general, the three types of Daqu showed slight differences in microbial communities, and the Shannon indexes (H') of the manually prepared and mechanically prepared Daqu were similar. The results suggest that mechanically prepared Daqu can replace manually prepared Daqu in liquor production, and this research provides useful information for liquor production and process improvement.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권2호
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• pp.145-149
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• 2016

해조류 중 홍조류인 K. alvarezii로부터 동시 당화 발효(SSF)를 위한 효소 당화 및 균 배양 온도를 검토하고, 기존의 동시 당화 발효(SSF) 를 개선하기 위해 2단계 동시 당화 발효(SSF)를 수행하였다. 효소 당화와 균 성장 온도를 고려하였을 때 동시 당화 발효(SSF)에 적용하는 배양 온도는 40°C를 선택하여 실험을 진행하였다. 비순치 효모(wild type)와 고농도 갈락토오스에 순치한 효모(adapted yeast to galactose)를 이용한 동시 당화 발효(SSF)를 실시한 결과 발효 156시간에 9.1 g/l의 에탄올 수율(Y_EtOH) 0.24와 10.2 g/l의 에탄올 수율(Y_EtOH) 0.27을 나타내었다. 이러한 기존의 동시 당화 발효(SSF)를 개선한 2단계 동시 당화 발효(SSF)는 에탄올 생산 수율이 0.27에서 0.35로 27.5% 증가하였으며, 에탄올 발효 시간도 156시간에서 96시간으로 61.5% 감소하였다. 이러한 연구결과는 해양 바이오매스인 해조류로부터 바이오연료 생산과정에 있어 기초적인 정보를 제공할 것이다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제16권
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• pp.45-54
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• 1998

농산폐자원으로부터 기능성물질인 xylooligo당을 생산하기 위해서 내열성 균주인 S. thermocyaneoviolaceus가 생산하는 xylanase의 생산최적조건을 검토한 결과 0.8% 밀기울, 0.06% yeast extract, 0.06% bactopeptone, 0.05% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, 0.005% $FeSO_4{\cdot}7H_2O$, 0.05% $KH_2PO_4$ 및 0.2% $K_2HPO_4$를 함유한 배지(pH7.0)에서 $50^{\circ}C$, 24시간 배양시 최고효소활성(2.47 unit/ml)의 배양상징액을 얻을 수 있었다. 효소의 최적반응조건은 pH5.5, $65^{\circ}C$였다. 또한 pH안정성을 조사한 결과 pH 4.5~9.5사이에서 $4^{\circ}C$에서 12시간후에도 80% 이상의 효소활성을 유지하였고, 열 안정성은 $60^{\circ}C$에서 1시간 처리후 94%이상의 효소활성을 유지하는 내열성이 있는 효소였다. 생산된 xylanase birchwood xylan 반응생성물을 TLC 및 HPLC로 확인해 본 결과, pH가 낮을수록(pH 5.0~6.0) xylobiose와 xylotriose및 소량의 xylose의 양이 증가하였고, pH가 높을수록(pH8.0~9.0) $X_4$이상의 각종 xylooligo당의 양이 상대적으로 증가하였다. 또한 24 시간후에는 xylan의 상대량이 25% 이하로 감소하면서 주분해산물로 xylobiose가 생산되었으며 xylotriose와 xylose 및 $X_4$ 이상의 각종 xylooligo당이 생산되었다.

• 자연과학논문집
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• 제16권1호
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• pp.15-29
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• 2005

내열성의 cyclomaltodextrin glucanotransferase (CGTase)를 이용하여 열에 안정한 싸이클린 텍스트린 (CD)을 생산하기 위하여 매우 높은 CGTase 활성을 보이는 고열성이며 호알카리성인 B-13세균을 분리하여 형태적, 생리학적 특성과 16S 리보솜 RNA 서열분석 등을 통하여 Bacillus cereus B-13으로 동정하였다. Bacillus cereus B-13 2% 가용성 전분, 1% 효모 추출물, 1% $Na_2CO_3$ 등을 함유하는 SYC 배지 (pH 8.5)에 접종하여 $50^{\circ}C$에서 24시간 배양하였을 때 최고의 CGTase 활성(130 U/ml)을 보였다. 또한 부분 정제된 CGTase의 작용 최적 온도와 pH는 각각 $60^{\circ}C$, pH 8.5-9.0 이었고 $80^{\circ}C$이하와 pH5.0-10.0에서 안정하였다. 1% 가용성 전분을 부분 정제한 CGTase와 작용시켰을 때 49%의 CD 수율을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제29권8호
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• pp.916-921
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• 2019

본 연구는 내열성, 에탄올내성 및 에탄올생산성이 향상된 새로운 생물시스템을 육종하기 위해 DNA 복제 시 교정기능이 결여된 변이주(proofreading-deficient mutant)를 이용한 무작위적 돌연변이(random mutagenesis)를 유도하였다. DNA polymerase ${\delta}$와 ${\varepsilon}$의 catalytic subunit를 코드하고 있는 POL3와 POL2 유전자가 변이된 AMY410 균주(pol2-4)와 AMY126 균주(pol3-01)를 이용하여 $30^{\circ}C$, $38^{\circ}C$, $48^{\circ}C$에서 내열성 변이를 유도하였다. AMY410 균주와 AMY126 균주는 $38^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 거의 자랄 수가 없기 때문에, 배양 온도를 점차 높여가며 변이를 유도한 결과, $40^{\circ}C$에서도 잘 자라는 AMY410-Ht와 AMY126-Ht 균주를 선별할 수 있었다. 또한 AMY410-Ht와 AMY126-Ht 균주의 에탄올내성을 추가로 획득하기 위해 6%와 8% 에탄올이 함유된 배지에서 변이를 유도하였고, 8% 에탄올 농도에서 내성을 가지는 AMY410-HEt 균주와 AMY126-HEt 균주를 분리하였다. 특히 AMY126-HEt 균주는 10% 에탄올 농도에서도 내성을 가짐을 확인할 수 있었다. AMY126-HEt 균주의 에탄올생산성의 증가를 위한 변이는 고농도 당(glucose)의 첨가에 의해 유도되었고, 50 g/l의 고농도 glucose를 함유한 배지에서 24.7 g/l의 에탄올(95% 이론적 전환수율)을 생산할 수 있는 고효율 에탄올 생산균주(AMY126-HEt3)를 최종 분리하였다. 따라서, 본 연구를 통해서 교정기능이 결여된 균주(proofreading-deficient mutant)를 사용한 돌연변이법으로 산업적으로 유용한 다양한 형질을 가진 생물시스템의 구축이 가능함을 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권1호
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• pp.17-25
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• 2013

메탄올 자화효모 Hansenula polymorpha에서 분비 발현이 잘 된다고 보고된 인체 혈청 알부민(human serum albumin, HSA)을 융합단편으로 사용하여 외래 재조합 단백질을 효과적으로 분비 발현할 수 있는 발현시스템을 개발하고자 하였다. 이때 조작의 용이성 및 발현 효율 제고를 위하여 전장의 HSA 뿐만 아니라 세 종류의 각기 다른 크기의 HSA 단편을 설계하여 융합단편으로 사용하였다. 즉 HSA의 N-말단으로 부터 각기 137, 172, 320, 608개 아미노산을 갖는 융합단편 HSAft (1-4)를 제작하였다. 아울러 발현되는 HSA 단편의 검출 및 분리정제를 위한 His8-tag, HSA 융합단편과 외래 단백질간의 유연성을 부여하기 위한 2조의 $Gly_4Ser_1$ linker, 융합 발현된 타겟 단백질을 HSA 단편으로부터 용이하게 분리하기 위한 담배식각바이러스 단백질분해효소(tobacco etch virus protease, Tev) 인지 서열, 타겟 단백질 유전자를 클로닝하기 위한 멀티 클로닝 사이트(multiple cloning site, MCS)서열, 그리고 타겟 재조합 단백질의 발현 검출 및 정제를 위한 Strep-tag을 포함하는 작용기 도메인을 발현카세트 기본 골격에 포함시켰다. 이렇게 구축된 4종의 HSA 융합단편 분비발현 벡터를 H. polymorpha에 형질전환한 후 각 융합단편의 발현을 조사한 결과 HSAft 단편 3, 4의 발현을 확인할 수 있었다. 녹색형광단백질 유전자 ($GFP_{uv}$)를 상기 벡터에 클로닝한 후 H. polymorpha에 도입한 결과 형질 전환체 모두에서 녹색형광단백질의 발현을 관찰 할 수 있었다. 해당 세포로부터 분비되거나 세포내에 발현되는 HSA 단편 융합 형광단백질의 발현양을 비교한 결과 HSAft 단편 4에 융합된 경우를 제외하고 나머지 경우 모두에서 세포 파쇄액과 세포 배양액 양쪽에서 해당 HSA 단편 융합 형광단백질의 발현을 확인 할 수 있었다. 한편 HSA 융합단편의 크기에 따라 자체 혹은 타겟 단백질과 융합된 형태의 단백질 분비 발현 정도가 달라지는 것은 해당 단백질의 접힘이나 단백질 분해효소에 대한 민감성 등 여러 변수에 의한 것으로 사료되며 따라서 본 연구에서 개발한 H. polymorpha용 HSA 융합단편 분비발현 시스템은 특정 외래 재조합 단백질의 효율적인 분비발현 융합단편의 선별 및 과발현 시스템 구축에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.146-154
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• 2011

포도당 20%와 효모엑기스가 함유된 배지에서 $40^{\circ}C$에서 48시간에 걸친 에탄올발효 과정 중에 일어나는 고온성 알코올 발효 효모균주 Saccharomyces cerevisiae KNU5377의 세포 내에서 일어나는 생리적 변화를 살펴보고자 했다. 그 결과, 이 발효 효모균주는 $40^{\circ}C$ 48시간의 발효로써 11.4% alcohol을 생성하여, 고온발효인데도 불구하고 우수한 발효능을 가진 것을 확인할 수 있었다. 또한 12시간 발효과정동안 배지의 pH가 시작단계의 pH 6.0이 4.1로 내려갔으며, 이후 에탄올발효가 완성될 때까지 거의 변화하지 않고 이 값으로 유지되었다. 발효 12시간이 지나면서 세포막의 지방산의 조성은 불포화지방산인 $C_{16:1}$ (palmitoleic acid)가 포화지방산인 $C_{16:0}$ (palmitic acid)보다 1.5배나 증가하였으며, $C_{18:1}$보다는 2배 가까이 증가하여 구성되어 있었다. 48시간 배양한 세포의 2차 전기영동(2-D)을 통한 세포내 단백질의 발현정도를 proteomics분석법으로 살펴본 바, phosphoglycerate kinase가 가장 크게 발현했음을 Mass Spectrometry를 통해 알 수 있었다. 그 뒤를 이어 adenylate kinase, Cys3p, Tdh3p, translational elongation factor 등이 크게 발현된 것을 알게 되었다. 이들은 직간접적으로 해당과정에 관여하는 인자들 이어서, 고온 장시간에 걸친 에탄올발효를 하는 이 발효 효모균주의 세포에게는 생존과 에탄올발효를 위하여 해당과정 관여 인자가 중요한 역할을 하고 있다는 것을 강력히 시사하였다.