• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.572-581
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• 2012

In this study, we compared growth pattern, floc yield, Exo-polysaccharides (EPS) production, Poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB) accumulation, resistance to osmotic and acid stress in Methylobacterium strains CBMB20, CBMB27, CBMB35, and CBMB110. Modified high C:N ratio medium denoted as HCN-AMS medium was used with a C:N ratio of 30:1. The HCN-AMS medium favored increased growth in all the studied strains. All Methylobacterium strains tested positive for EPS production and showed positive fluorescence with calcoflour stain. Elevated levels of EPS production from 4.2 to 75.0% was observed in HCN-AMS medium. Accumulation of PHB in HCN-AMS medium increased by 3.8, 36.7, and 12.0% in strains CBMB27, CBMB35, and CBMB110 respectively. Among the abiotic stresses, osmotic stress-induced growth inhibition of Methylobacterium strains was found to be lowered when grown in HCN-AMS medium. Likewise, growth inhibition due to acid stress at pH 5.0 was lower for strains grown in HCN-AMS medium compared to growth in AMS medium. Enhanced survivability under stress conditions may be attributed to the high EPS and PHB production at increased carbon concentration in the growth medium.

• Macromolecular Research
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• 제14권4호
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• pp.408-415
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• 2006

Temperature-dependent, wide-angle, x-ray diffraction (WAXD) patterns and infrared (IR) spectra were measured for biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and its copolymers, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) P(HB-co-HHx) (HHx=2.5, 3.4, 10.5, and 12 mol%), in order to explore their crystal and lamellar structure and their pattern of C-H...O=C hydrogen bonding. The WAXD patterns showed that the P(HB-co-HHx) copolymers have the same orthorhombic system as PHB. It was found from the temperature-dependent WAXD measurements of PHB and P(HB-co-HHx) that the a lattice parameter is more enlarged than the b lattice parameter during heating and that only the a lattice parameter shows reversibility during both heating and cooling processes. These observations suggest that an interaction occurs along the a axis in PHB and P(HB-co-HHx). This interaction seems to be due to an intermolecular C-H...O=C hydrogen bonding between the C=O group in one helical structure and the $CH_3$ group in the other helical structure. The x-ray crystallographic data of PHB showed that the distance between the O atom of the C=O group in one helical structure and the H atom of one of the three C-H bonds of the $CH_3$ group in the other helix structure is $2.63{\AA}$, which is significantly shorter than the sum of the van der Waals separation ($2.72{\AA}$). This result and the appearance of the $CH_3$ asymmetric stretching band at $3009 cm^{-1}$ suggest that there is a C-H...O=C hydrogen bond between the C=O group and the $CH_3$ group in PHB and P(HB-co-HHx). The temperature-dependent WAXD and IR measurements revealed that the crystallinity of P(HB-co-HHx) (HHx =10.5 and 12 mol%) decreases gradually from a fairly low temperature, while that of PHB and P(HB-co-HHx) (HHx = 2.5 and 3.5 mol%) remains almost unchanged until just below their melting temperatures. It was also shown from our studies that the weakening of the C-H...O = C interaction starts from just above room temperature and proceeds gradually increasing temperature. It seems that the C-H...O=C hydrogen bonding stabilizes the chain holding in the lamellar structure and affects the thermal behaviour of PHB and its copolymers.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권4호
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• pp.392-396
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• 1989

Facultative methylotroph인 Methylobacterium organophilum을 유일한 탄소원으로 메탄올을 0.5% (v/v) 함유한 최소 합성배지를 이용하여 pH 6.8과 3$0^{\circ}C$에서 배양하였다. 세포의 증식은 배지 내의 여러 성분들에 의해 영향을 받았으며 이로부터 최대증식속도를 얻을 수 있는 최적 합성배지 조성을 확립하였다. 배지조성 중 질소원이 결핍되면 세포의 증식이 감소하며 Fe$^{+2}$ 또는 Mn$^{+2}$ 이온의 결핍은 세포의 비증식속도를 감소시켰다. 탄소원인 메탄올은 농도를 증가시킬수록 세포의 비증식속도가 감소하는 메탄올의 기질 저해성을 확인하였으며, 4%(v/v) 이상의 메탄을 농도에서는 세포의 증식이 완전히 저해되었다. 이러한 메탄올의 기질 저해성은 간헐식 유가배양법을 이용하여 극복하고 PHB의 축적을 촉진하는 영양분 제한(nutrient-deficiency) 실험을 수행하였다. 합성배지의 영양분 중 NH$_{4}^{+}$, SO$_{4}^{-2}$, $K^+$ 또는 PO$_{4}^{-3}$ 이온을 결핍시켰을 때 M. organophilum의 PHB 생산이 증가하였으며 칼륨이온을 결핍시켰을때 세포의 건조 중량에 대한 PHB 함량은 최대 58%를 얻었다.

• Mycobiology
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• 제46권4호
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• pp.407-415
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• 2018

Pheromone (PHB)-receptor (RCB) interaction in the mating pheromone response pathway of Lentinula edodes was investigated using synthetic PHBs. Functionality of the C-terminally carboxymethylated synthetic PHBs was demonstrated by concentration-dependent induction of a mating-related gene (znf2) expression and by pseudoclamp formation in a monokaryotic strain S1-11 of L. edodes. Treatment with synthetic PHBs activated the expression of homeodomain genes (HDs) residing in the A mating type locus, and of A-regulated genes, including znf2, clp1, and priA, as well as genes in the B mating type locus, including pheromone (phb) and receptor (rcb) genes. The synthetic PHBs failed to discriminate self from non-self RCBs. PHBs of the B4 mating type (B4 PHBs) were able to activate the mating pheromone response pathway in both monokaryotic S1-11 and S1-13 strains, whose B mating types were B4 (self) and B12 (non-self), respectively. The same was true for B12 PHBs in the B4 (non-self) and B12 (self) mating types. The synthetic PHBs also promoted the mating of two monokaryotic strains carrying B4-common incompatible mating types ($A5B4{\times}A1B4$). However, the dikaryon generated by this process exhibited abnormally high content of hyphal branching and frequent clamp connections and, more importantly, was found to be genetically unstable due to overexpression of mating-related genes such as clp1. Although synthetic PHBs were unable to discriminate self from non-self RCBs, they showed a higher affinity for non-self RCBs, through which the mating pheromone response pathway in non-self cells may be preferentially activated.

• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.455-462
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• 2016

Pseudomonas aeruginosa P-5 균주는 홀수개의 탄소수를 갖는 지방산으로부터 3-hydroxyvalerate (3HV)와 medium-chain-length (MCL) 3-hydroxyalkanoates (3HAs) 단위체로 구성된 popolyhydroxyalkanoate (PHA) 공중합체를 생산하는 특이한 성질을 갖고 있다. 이 균주가 갖고 있는 2개의 MCL-PHA synthases ($PhaC1_{P-5}$와 $PhaC2_{P-5}$)의 탄소길이에 따른 기질특이성을 비교하기 위하여 각각의 유전자를 PHA 생합성능이 결여된 돌연변이주 Pseudomonas putida GPp104에 도입하고 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$는 3HV와 MCL 3HAs로 이루어진 공중합체를 생산하지만 $PhaC1_{P-5}$는 단지 MCL 3HAs로 구성된 공중합체를 생산하였다. 이는 $PhaC2_{P-5}$가 $PhaC1_{P-5}$과는 달리 보다 짧은 탄소길이의 3-hydroxyvaleryl Co-A를 기질로 인지하여 합성반응에 이용할 수 있음을 보여주는 것이다. 또한 $PhaC2_{P-5}$의 효소활성 및 기질특이성의 변화를 유도하기 위하여 위치지정 돌연변이생성을 수행하고 P. putida GPp104과 다른 PHA 생합성능 결여 돌연변이주인 Ralstonia eutropha $PHB^-4$에서 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$ 내 두 개 아미노산의 치환(Ser326Thr과 Gln482Lys)이 공중합체의 3HV 함량을 크게 증진시키는 효과를 보였다. 두 개 아미노산이 모두 치환된 $PhaC2_{P-5}$ 유전자($phaC2_{P-5}QKST$)를 갖는 P. putida GPp104를 nonanoic acid가 탄소원으로 함유된 배지에서 배양하였을 때, 모균주에 비해 공중합체 함량과 공중합체 내 3HV 함량이 각각 2.5배 및 3.5배 증가하였다. 따라서 $phaC2_{P-5}QKST$를 포함하는 재조합 균주는 개량된 물성의 신규PHAs 생산에 유용할 것으로 기대된다.

• 접착 및 계면
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• 제7권2호
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• pp.19-25
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• 2006

미생물 합성 고분자인 poly(hydroxylalkanoate)s (PHAs)의 초기효소분해는 표면침식의 메커니즘으로 진행하므로 이들의 분해거동은 표면특성을 개질로서 조절할 수 있다. 본 연구에서는 효소분해속도를 조절하기 위하여 플라즈마 기법을 PHAs 표면특성의 개질에 적용하였다. $CF_3H$와 $O_2$ 플라즈마를 사용하여 재료 표면에 각각 소수성 및 친수성을 부여하였다. 효소분해 실험은 pH 7.4의 0.1 M potassium phosphate 완충용액에서 Alcaligenes facalis T1에서 정제된 poly(hydroxybutyrate) 분해효소를 첨가하여 행하였다. $CF_3H$ 플라즈마 처리된 시편의 경우 표면 층의 불소화에 따른 소수성의 증가와 분해 효소에 대한 비활성으로 초기분해 속도가 상당히 지연됨을 관찰하였으나 $O_2$ 플라즈마 처리에 의한 표면 친수성은 분해속도의 촉진 등에 큰 영향을 미치지 않았다.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.319-325
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• 2006

칡을 첨가하여 배양한 아가리쿠스버섯(Agaricus blaxei Murill)으로 부터 열수추출, gel filtration chromatography, DEAE ion exchange chromatography를 통하여 아가리쿠스 $\beta$-glucan (AG)을 추출하였다. 추출한 아가리쿠스 $\beta$-glucan에 Bacillus megaterium 유래의 endo-$\beta$-(1$\rightarrow$6)-glucanase를 처리하여 올리고당류(AO)를 얻었다. 이렇게 얻은 AG와 AO를 이용하여 HT-29 인체 대장암 세포에 대한 항암 활성을 조사한 결과, 암세포의 성장 억제 효과는 시료의 처리 농도에 의존적으로 증가하였으며, apoptosis assay에서 암세포의 apoptosis 유발이 농도에 의존적으로 증가되었다. 또한, 암세포의 세포 주기를 분석한 결과, apoptosis 발생을 뜻하는 G0 (sub-G1)기와 G1기의 비율이 증가한 반면 S기와 G2/M기는 대조군에 비해 감소되었다. 이러한 결과를 바탕으로 암세포의 apoptosis 증가에 대한 AO의 작용이 어떤 유전자와 연관이 있는지를 알아보기 위하여 cDNA microarray를 통해 유전자의 발현율을 검색한 결과, apoptosis의 내부 외부 경로에 영향을 주는 유전자(TNESE9, TNFRSF9, FADD, CASP8, BAD, CRADD, CASP9 등)의 발현이 증가되었고 세포 분열 주기의 진행과 관련된 유전자(CCND2와 CDK2)의 발현이 감소되었으며, 세포 분열 주기를 지체시키는 유전자 (CDKN2A)의 발현은 증가되었다. 또한, 사이토카인을 암호하는 유전자 (IL6, IL18, IL6R 등)와 tumor suppressor와 관련된 유전자 (CEACAM1, TP53BP2, IRF1및 PHB)의 발현이 2배 이상 증가된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 HT-29 인체 대장암세포에 대한 AO의 성장 억제 작용은 G0/Gl기를 지체시켜 암세포 증식을 억제하고 apoptosis에 의해 암세포를 사멸시키는 항암 활성을 나타내는 것으로 확인되었으며, 특허 AO가 AG보다 현저한 활성을 보였다. 더 나아가 아가리쿠스 $\beta$-glucan (AG)과 올리고당류 (AO)는 항암 활성을 가진 대체 의약 소재로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.