• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권4호
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• pp.462-469
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• 2012

A metagenomic fosmid library was constructed from genomic DNA isolated from the microbial community residing in hindguts of a wood-feeding higher termite (Microcerotermes sp.) collected in Thailand. The library was screened for clones expressing lignocellulolytic activities. Fourteen independent active clones (2 cellulases and 12 xylanases) were obtained by functional screening at pH 10.0. Analysis of shotgun-cloning and pyrosequencing data revealed six ORFs, which shared less than 59% identity and 73% similarity of their amino acid sequences with known cellulases and xylanases. Conserved domain analysis of these ORFs revealed a cellulase belonging to the glycoside hydrolase family 5, whereas the other five xylanases showed significant identity to diverse families including families 8, 10, and 11. Interestingly, one fosmid clone was isolated carrying three contiguous xylanase genes that may comprise a xylanosome operon. The enzymes with the highest activities at alkaline pH from the initial activity screening were characterized biochemically. These enzymes showed a broad range of enzyme activities from pH 5.0 to 10.0, with pH optimal of 8.0 retaining more than 70% of their respective activities at pH 9.0. The optimal temperatures of these enzymes ranged from $50^{\circ}C$ to $55^{\circ}C$. This study provides evidence for the diversity and function of lignocellulose-degrading enzymes in the termite gut microbial community, which could be of potential use for industrial processes such as pulp biobleaching and denim biostoning.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권3호
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• pp.447-459
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• 2010

Bacterial diversity of two distinct wastewater treatment systems, conventional activated sludge (CAS) and membrane bioreactor (MBR), of petroleum refineries were investigated through 16S rRNA gene libraries. Sequencing and phylogenetic analysis showed that the bacterial community composition of sludge samples was distinct between the two wastewater treatment systems. MBR clones belonged predominantly to Class Betaproteobacteria, represented mainly by genera Thiobacillus and Thauera, whereas CAS clones were mostly related to Class Alphaproteobacteria, represented by uncultured bacteria related to Order Parvularculales. Richness estimators ACE and Chao revealed that the diversity observed in both libraries at the species level is an underestimate of the total bacterial diversity present in the environment and further sampling would yield an increased observed diversity. Shannon and Simpson diversity indices were different between the libraries and revealed greater bacterial diversity for the MBR library, considering an evolutionary distance of 0.03. LIBSHUFF analyses revealed that MBR and CAS communities were significantly different at the 95% confidence level ($P{\leq}0.05$) for distances $0{\leq}D{\leq}0.20$. This work described, qualitatively and quantitatively, the structure of bacterial communities in industrial-scale MBR and CAS processes of the wastewater treatment system from petroleum refineries and demonstrated clearly differentiated communities responsible for the stable performance of wastewater treatment plants.

• 농업생명과학연구
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• 제46권3호
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• pp.109-118
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• 2012

The gene encoding an esterase enzyme was cloned from a metagenomic library of cow rumen bacteria. The esterase gene (est2R) was 2,120 bp in length, encoding a protein of 516 amino acid residues with a calculated molecular weight of 57,286 Da. The molecular weight of the enzyme was estimated to be 57,000 Da by SDS-PAGE. Est2R shared 35.6% amino acid identity with esterase (CAH19079) of uncultured prokaryote. The Est2R was most active at $20-40^{\circ}C$, and showed optimum at $30^{\circ}C$ and pH 8.0. The most activity of Est2R for the different chain length of p-nitrophenyl ester group as substrate was p-nitrophenyl acetate. Moreover, the enzyme was found to be most active without organic solvent, followed by 98% active with ethanol, and the enzyme activity was highly affected by the acetonitrile. The enzyme was significantly inhibited by $Zn^{2+}$ but stimulated by $Ca^{2+}$. So, novel esterase gene est2R is likely to obtain from cow rumen metagenome and supposed to use for industrial purpose.

• 미생물학회지
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• 제42권2호
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• pp.116-124
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• 2006

직접 생균수 측정법(DVC)과 평판계수법(PC)을 이용하여 소나무림과 상수리나무림 토양에 분포하는 세균군집의 정량적 평가를 실시한 결과, DVC법에 의해 계수된 생균수에 대해 평판법에 의해 계수된 생균수 1% 미만으로 나타났다. 이상의 결과로부터 산림토양 내에 평판배양법으로는 배양이 곤란한 난배양성(viable but non culturable; VBNC) 세균이 99% 이상 존재해 있는 것으로 판단되었다. 이들 VBNC 세균의 군집구조 해석을 위하여 토양으로부터 직접 DNA를 추출하고 16S rDNA-ARDRA 분석을 통하여 계통학적 특성을 검토하였다. 소나무림과 삼수리나무림 토양으로부터 각각 111 clones, 108 clones을 획득하고 HaeIII 절편양상에 따라 30 groups과 26 groups의 ARDRA group으로 분류하였다. 각 ARDRA group으로부터 대표 clone을 선발하여 16S rDNA 염기서 열을 결정한 결과, 소나무림 토양의 경우 ${\alpha}$-proteobacteria (12 clones), ${\gamma}$-proteobacteria (3 clones), ${\delta}$-proteobncteria (1clone), Flexibacter/Cytophaga (1 clone), Actinobacteria (4 clones), Acidobacteria (4 clones), 그리고 Planctomycetes (5 clone)의 7개의 계통군이 확인되었으며, 상수리나무림 토양에서는 ${\alpha}$-proteobacteria (4 clones), ${\gamma}$-proteobacteria (2 clones), Actinobacteria (10 clones), Acidobacteria (8 clones), Planctomycetes (1 clone), 그리고 Verrucomicrobia (1clone)로 6개의 다양한 계통군이 확인되었다. 이상, 소나무림과 상수리나무림 토양 내에 존재하는 99% 이상의 VBNC 세균군집의 대부분은 미배양성 혹은 미동정균으로 계통학적으로 다양한 미지의 미생물로 구성되어 있음이 확인되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권1호
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• pp.9-19
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• 2016

Xylanases sourced from different bacteria have significantly different enzymatic properties. Therefore, studying xylanases from different bacteria is important to their applications in different fields. A potential xylanase degradation gene in Massilia was recently discovered through genomic sequencing. However, its xylanase activity remains unexplored. This paper is the first to report a xylanase (XynRBM26) belonging to the glycosyl hydrolase family (GH10) from the genus Massilia. The gene encodes a 383-residue polypeptide (XynRBM26) with the highest identity of 62% with the endoxylanase from uncultured bacterium BLR13. The XynRBM26 expressed in Escherichia coli BL21 is a monomer with a molecular mass of 45.0 kDa. According to enzymatic characteristic analysis, pH 5.5 is the most appropriate for XynRBM26, which could maintain more than 90% activity between pH 5.0 and 8.0. Moreover, XynRBM26 is stable at 37℃ and could maintain at least 96% activity after being placed at 37℃ for 1 h. This paper is the first to report that GH10 xylanase in an animal gastrointestinal tract (GIT) has salt tolerance, which could maintain 86% activity in 5 M NaCl. Under the optimum conditions, K_m, V_max, and k_cat of XynRBM26 to beechwood xylan are 9.49 mg/ml, 65.79 μmol/min/mg, and 47.34 /sec, respectively. Considering that XynRBM26 comes from an animal GIT, this xylanase has potential application in feedstuff. Moreover, XynRBM26 is applicable to high-salt food and seafood processing, as well as other high-salt environmental biotechnological fields, because of its high catalytic activity in high-concentration NaCl.

• The Plant Pathology Journal
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• 제31권3호
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• pp.259-268
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• 2015

This study investigated the chemical characteristics and microbial population during incubation of four kinds of aerated compost teas based on oriental medicinal herbs compost, vermicompost, rice straw compost, and mixtures of three composts (MOVR). It aimed to determine the effects of the aerated compost tea (ACT) based on MOVR on the growth promotion of red leaf lettuce, soybean and sweet corn. Findings showed that the pH level and EC of the compost tea slightly increased based on the incubation time except for rice straw compost tea. All compost teas except for oriental medicinal herbs and rice straw compost tea contained more ${NO^-}_3-N$ than ${NH^+}_4-N$. Plate counts of bacteria and fungi were significantly higher than the initial compost in ACT. Microbial communities of all ACT were predominantly bacteria. The dominant bacterial genera were analyzed as Bacillus (63.0%), Ochrobactrum (13.0%), Spingomonas (6.0%) and uncultured bacterium (4.0%) by 16S rDNA analysis. The effect of four concentrations, 0.1%, 0.2%, 0.4% and 0.8% MOVR on the growth of red leaf lettuce, soybean and sweet corn was also studied in the greenhouse. The red leaf lettuce with 0.4% MOVR had the most effective concentration on growth parameters in foliage part. However, 0.8% MOVR significantly promoted the growth of root and shoot of both soybean and sweet corn. The soybean treated with higher MOVR concentration was more effective in increasing the root nodule formation by 7.25 times than in the lower MOVR concentrations Results indicated that ACT could be used as liquid nutrient fertilizer with active microorganisms for culture of variable crops under organic farming condition.

• 미생물학회지
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• 제46권4호
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• pp.366-374
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• 2010

비배양에 근거한 16S rDNA-DGGE fingerprinting 방법을 적용하여 공생세균 군집구조를 조사하였다. Zobell 배지와 천일염 배지를 사용하여 총 164균주를 선별하였다. 이들 균주로 부터 증폭한 16S rDNA를 제한효소 HaeIII와 MspI을 사용하여 절단한 후 각각의 다른 RFLP 패턴으로 구분하였다. RFLP패턴으로부터 유래한 16S rDNA의 염기서열 분석 결과, 알려진 염기서열들과 95% 이상의 유사도를 나타내었으며 Proteobacteria (Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria), Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes의 4개의 문이 나타났으며 우점 군집은 Alphaproteobacteria였다. 해면에서 분리한 total gDNA로 부터 증폭한 16S rDNA의 DGGE 분석 결과 5개의 DGGE band가 확인 되었고, 각각의 band의 염기서열 분석 결과 알려진 염기서열들과 96% 이상의 유사도를 나타내었으며 band로부터 밝혀진 모든 서열들은 배양되지 않은 세균 클론들과 높은 상동성을 나타내었다. DGGE에 의한 공생세균 군집은 Proteobacteria (Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria), Actinobacteria, Spirochetes, Chloroflexi로 4개의 문(phylum)으로 나타났다. Spirastrella abata의 공생세균 군집에 대한 RFLP와 DGGE 적용 결과, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Actinobacteria의 공통 세균 그룹이 발견되었으나 전체적인 공생세균 군집구조는 분석 방법에 따른 차이를 나타내었다.

• 생명과학회지
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• 제27권11호
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• pp.1290-1298
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• 2017

인체의 장내에 존재하는 장내 미생물은 서로 공생 또는 길항 관계를 유지하며 우리 몸의 면역 방어 기전에 중요한 요소로 작용한다. 본 연구는 항암제가 위암 환자의 장내 미생물 생태계에 미치는 영향을 조사 하였다. 항암치료를 받는 환자의 분변에서 genomic DNA를 추출하고, 16S rDNA 유전자에 대한 denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE)를 수행하였다. 분석된 균주는 개체간의 차이가 있었으나, 대부분 사람의 장내에 살고 있는 normal flora로 동정되었다. 모든 분변에 존재하는 5 개 밴드의 서열 분석 결과에 의하면 Faecalibacterium prausnitzii, Morganella morganii 및 Uncultured bacterium sp.가 나타났고, 항암제 처리 후 Sphingomonas paucimobilis, Lactobacillus gasseri, Parabacteroides distasonis 및 Enterobacter sp.가 증가하였다. 이 연구에서 probiotic으로 알려진 Bifidobacterium과 Lactobacillus를 특이적 PCR primer를 이용하여 동정한 결과, 항암제 투여로 인해 Bifidobacterium과 Lactobacillus의 개체군이 현저하게 줄어들어 diarrhea와 같은 부작용의 원인을 예상하게 하며, 장내 생태계의 주요 박테리아 집단에도 중요한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 항암제 투여와 같이 시간의 흐름에 따른 균총의 변화를 시각적으로 모니터링하기 위하여 PCR-DGGE 분석법이 유용하다는 것을 나타낸다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권4호
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• pp.262-267
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• 2007

토양에는 생존하지만 현 기술로는 배양이 불가능한 미생물로부터 천연 항생제를 탐색하기 위해 한국 토양 DNA 단편들을 가진 cosmid library을 대장균에서 제작하였고 약6만개의 clone들을 대상으로 항세균 활성을 보여주는 YS92B를 최종 선발하였다. YS92B클론 배양액의 ethyl acetate추출액은 다양한 병원성 세균의 성장을 in vitro에서 강력히 저해하였다(Listeria monocytogenes, Bacillus subtilis, Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris pv. oryzae, Staphylococcus epidemis). 이 항균활성의 주 물질인 YS92B-VII는 ethyl acetate추출, Sephadex LH20 column chromatography와 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)에 의해 순차적으로 분리하였으며 이 과정에서 주 활성물질은 각 피크를 항균검정으로 추적하여 최종 정제하였다. 이 물질은 NMR(Nuclear Magnetic Resornance)에 의한 구조 분석 결과에서 탄소 12개의 포화지방산인 lauric acid가 tyrosine에 결합된 N-lauroyl tyrosine임을 최종 확인하였다. 따라서 본 보고는 한국 토양에서 유래한 고유의 N-acyl amino acid synthase(NAS)유전자가 대장균에 발현되어 생산되는 N-acyl amino acid tyrosine의 특성을 밝히는 것이다.

• 미생물학회지
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• 제40권4호
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• pp.307-312
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• 2004

폐수처리에 중요한 역할을 담당하고 있는 세균 군집의 다양성과 폐수종류에 따른 군집차이를 알아보기 위해 분자생물학적 분석방법을 사용하였다. 국내 폐수처리장 슬러지 시료로부터 16S rDNA 클론 라이브러리를 구축하였고, HaeIII RFLP pattern과 염기서열을 분석하였다. 하수처리장 시료에서는 총 1,151개의 클론에서 699개의 서로 다른 RFLP pattern이, 화학산업 폐수처리장 시료에서는 총 1,228개의 클론에서 300개의 서로 다른 RFLP pattern이 관찰되었다. Shannon-Weiner diversity index의 계산결과 하수처리장 슬러지 시료는 8.7,화학산업 폐수처리장 슬러지 시료는 6.1로 하수처리장시료가 더 다양한 군집을 구성하고 있었다. 두 시료에서 우점하는 RFLP pattern에 해당되는 40개의 클론을 선정하여 염기서열 분석과 상동성 검색을 수행하였다. 분석된 서열의 $70\%$인 28개의 클론은 배양이 보고되지 않은 균주의 16S rRNA와 유사도가 높았고, 두 시료 모두 ${\beta}-Proteobacteria$가 우점하였다. 그러나, 하수처리장의 경우 활성슬러지에서 분리된 균주들과 유사한 군집이 많았던 반면, 화학산업 페수처리장의 경우 고온이며, 혐기성이고,탄화수소나 황이 많이 존재하는 환경에서 분리된 균주들과 유사한 군집이 많았다. 이러한 결과는 유입수의 조성에 따른 차이로 생각된다.