• KSBB Journal
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• 제20권5호
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• pp.387-391
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• 2005

고온성 및 초고온성 세균과 고세균 13종 모두에서 관찰되는 167종류 총 16,299개의 보존적 유전자들에 대한 분석을 수행하였다. 단백질대사 관련 유전자들이 80개로 전체 보존적 유전자의 $47.9\%$였으며, 중온성 세균을 제외하고 고온성과 초고온성 세균들에서만 관찰되는 공통유전자는 없어 열 안정성은 특정 단백질의 유무에 따라 이루어지지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 초고온성 세균들은 reverse gyrase를 공통적으로 가지고 있어 고온에서의 DNA의 열안전성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각되었다. 유전자보유 계통수와 165 rRNA 유전자 계통수의 비교결과 초고온성 진정세균과 고온성 고세균인 Methanobacterium thermoautotrophicum의 분포 양상이 서로 다르게 나타났다. 167개의 공통 유전자가 한 유전체에서 보이는 distance value들의 평균과 분산에서는 초고온성 진정세균, 초고온성 고세균, 고온성 고세균들끼리 유사한 값을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.674-684
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• 2020

하수의 종류(생활하수, 축산폐수) 및 다양한 처리 공정에 따른 미생물군집구조를 비교하기 위해 A2O공법으로 운영되는 생활하수처리시설(안심·서부·신천)의 10개 생물학적 반응조와 축산폐수처리시설의 활성슬러지를 채취해 DNA 유전체를 추출한 후 세균은 프라이머 27F/518R, 고세균의 경우, 프라이머 Arch519F/A958R를 이용해 유전체를 증폭시켰고 그 염기서열을 Roche 454 GS-FLX Titanium을 이용한 pyrosequencing 법으로 분석하였다. 그 결과, 생활하수와 축산폐수에 따른 미생물 군집구조의 차이는 컸지만 A2O공법에 따른 산소 유무 등의 환경 변화와 관련된 군집구조의 변화는 크지 않았다. 혐기조 및 무산소조 반응조들에서만 분석한 고세균 군집 결과에서는 동일 하수처리시설의 반응조들의 고세군군집들끼리만 모이는 하수처리시설별 집괴현상을 나타냈다. 세균다양성 및 종 풍부도가 높은 서부처리시설이 다른 시설보다 더 높은 질소 및 인 제거율을 나타냈다.

• 생명과학회지
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• 제33권11호
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• pp.944-949
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• 2023

이 연구의 목적은 122종의 고세균 종에 보존된 대사 경로와 보존된 유전자를 확인하는 것이었다. 각각의 122개 고세균이 63개의 COG 대사 경로, 이를 구성하는 822개의 COG, 총 4,877개의 COG를 보유하고 있는지 분석했다. 대사경로에서는 archaeal ribosomal proteins만이 가장 보존적이었다. 122종의 고세균 모두에 공통적인 COG는 7개의 COG pathways에서 46개, 그리고 그 외가 20개였다. COG pathways에서는 ribosome을 구성하는 29개, tRNA synthetase와 전사인자가 각각 5개, RNA polymerase를 구성하는 3개, 그리고 tRNA modification에 관련된 2개의 COG가 공통적이었다. COG pathways에 속하지 않고 122종의 고세균에 공통적인 보존적 유전자까지 고려하면 외부와 세포질을 구분 짓는 세포벽과 세포외기질의 합성, 복제, 전사, 번역, 단백질 대사에 관련된 유전자들 중에서 일부가 공통적이었다. 계통수에서 구한 각 고세균의 distance value를 분류단위로 보면 Euryarchaeota 문의 Halobacteria강의 평균이 가장 낮았고 표준편차는 Thaumarchaeota 문의 Nitosospharia강, 강을 알 수 없는 Thaumarchaeota문의 고세균, Euryarchaeota 문의 Halobacteria 강, Crenarchaeota 문의 Thermoprotei 강, 기타 고세균(OA)이 높았다. 계통수 분석으로 6가지의 공통점을 찾았다. 본 연구결과는 보존된 유전자에 관한 자료 외에도 의약품 개발, 균주 개선을 위한 유전자의 선택 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권4호
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• pp.435-441
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• 2017

퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 토양, 지하수, 그리고 지표수의 신규 오염물질이다. 원소 황을 전자공여체로 이용하여 퍼클로레이트를 분해하는 농화배양에 존재하는 세균 군집에 대한 정보는 이전 연구를 통해 밝혀졌다. 본 연구에서는 정량 및 정성적인 분자기법으로 이 농화배양 내 고세균 군집을 조사하였다. 농화배양 내의 16S rRNA 유전자 copy수를 실시간 정량 PCR로 조사한 결과 고세균의 이 유전자 copy수는 세균의 1.5%를 나타냈다. 그래서 이 농화배양 환경에서 적응하는 고세균의 수가 적어 세균이 우점하는 것으로 나타났다. DGGE 밴드패턴을 통해 농화배양과 식종균으로 이용한 활성슬러지의 고세균 군집조성이 다르다는 것을 알 수 있었다. 농화배양의 가장 우세한 DGGE 밴드는 Methanococci와 연관되는 것으로 나타났다. 향후 이 우점 고세균 개체군의 대사적 역할이 규명되면 퍼클로레이트를 제거하는 농화배양 내 존재하는 미생물 군집을 이해하는데 도움이 될 것이다.

• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.164-168
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• 2014

북극지역은 지구온난화로 인하여 생태계에 큰 영향을 받고 있다. 본 연구는 북극 Svalbard 지역에서 육지 빙하의 해빙(ice melt)의 영향을 받는 해양퇴적층에서 질산화 과정에 핵심역할을 하는 고세균의 질산화유전자(ammonia monooxygenase, AMO)의 공간적 분포의 변화를 조사하였다. 해빙으로 인한 퇴적물 퇴적속도와 고세균 AMO의 alpha subunit를 코딩하는 amoA 유전자와의 관계를 클론라이브러리 분석을 통하여 분석하였다. 육지와 근접하여 퇴적속도가 가장 빠른 정점(188)에서 고세균 amoA 유전자의 다양성이 육지에서 비교적 먼 지역의 정점(176과 184)에 비해 현저히 낮음을 알 수 있었다. 3 정점의 고세균 amoA 유전자 클론들의 평균 아미노산 서열의 상동성은 94%(염기서열 91%)로 나타났다. 176과 184 정점에서 분석된 고세균 amoA 유전자 클론들 중 약 45%가 Nitosopumilus clade와 근연관계에 있는 반면, 188 지역의 경우 낮은 염농도에서 발견되는 Nitrosoarchaeaum clade와 근연관계에 있는 클론들이 발견되었다. 토양 고세균유래 amoA 유전자는 육지에 근접하여 해빙에 의한 영향을 가장 많이 받는 188정점에서만 발견이 되었다. 본 연구를 통하여, 해빙으로 인하여 육지로부터 운반되는 퇴적물의 량이 증가함에 따라, 해양퇴적층의 질소순환관련 미생물 군집에 변화가 유발되는 것으로 추정되며, 고세균의 amoA 유전자가 해양퇴적층 질소순환생태계 변화의 지표로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제46권3호
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• pp.286-290
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• 2010

C-1화합물은 고염분성 환경의 혐기적인 퇴적층에서 관찰되며, 이 퇴적층의 표면과 수면에는 호기성 메틸영양미생물의 잠재적인 서식지가 된다. 염전과 갯벌에서 채취한 토양 시료를 접종원으로 하여 메탄올을 탄소원과 에너지원으로 공급하고 염분농도에 따라 계대배양한 후 메탄올 산화 세균 성장 조건을 살펴 본 결과, 메탄올 산화 세균이 성장 할 수 있는 염분의 최대 농도는 20% 조건이었다. 변성 구배 젤 전기영동 (Denaturing gel gradient electrophoresis)을 이용하여 농화배양액 내 미생물 군집구조를 분석한 결과, 메탄올 산화 미생물인 Methylophaga 관련 세균이 우점하는 것으로 나타났다. 정량 PCR결과 고세균이 세균의 1-10%로 존재하는 것으로 나타났다. 세균용 항생제 실험결과, 메탄올 산화가 억제되어 고세균이 메탄올 산화에 관여하지 않는다는 것을 추정할 수 있었다. 이번 연구를 통해, 메틸영양세균이 고염분환경(염분 농도 20%까지)에서도 C-1 화합물을 산화할 수 있음을 확인 할 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제50권3호
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• pp.191-200
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• 2014

가스 하이드레이트는 높은 지구 온난화 잠재력을 가지고 있는 메탄가스를 해수 또는 대기 중으로 유입시킬 수 있어 전 지구적 탄소순환과정과 기후 변화에 중요한 역할을 한다. 따라서 해양 또는 대기로 방출되는 메탄의 90% 이상을 미생물 반응을 통해 산화시킬 수 있는 혐기적 메탄산화 과정이 매우 중요하다. 본 연구에서는 동해 울릉분지내 메탄 가스 하이드레이트 퇴적토에 서식하는 미생물 군집의 mcrA 유전자와 16S rRNA 유전자를 분석하였다. 혐기적 메탄산화 고세균(Anaerobic methane oxidizer: ANME) 군집의 수직적 분포를 조사한 결과, 표층과 황산염 메탄전이대(Sulfate methane transition zone: SMTZ)에서는 ANME-1 그룹이, high methane 층에서는 ANME-2c 그룹이 우점하였다. 16S rRNA 유전자를 이용한 고세균의 군집분석 결과, 혐기적 메탄산화가 일어나는 지역에서 주로 발견되는 marine benthic group-B가 50% 이상의 비율로 우점하였다. 세균의 경우 질산염을 환원시킬 수 있는 세균이 SMTZ (Halomonas 속: 56.5%)와 high methane 층(Achromobacter 속: 52.6%)에서 우점하였으며 황산염 환원 세균 군집은 확인되지 않았다. 동해 울릉분지 메탄가스 하이드레이트의 혐기적 메탄산화과정은 일반적으로 해양 퇴적토에서 알려진 혐기적 메탄산화 고세균과 황산염 환원 세균과의 공생에 의한 반응이 아닌 혐기적 메탄산화 고세균과 질산염 환원세균에 의한 반응이 주도할 것이라 생각된다.

• 미생물학회지
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• 제49권2호
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• pp.184-190
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• 2013

동굴환경은 표면 토양환경과는 다른 독특한 생태계를 이루는 것으로 알려져 있다. 본 연구를 통하여 제주도 용암동굴(대섭이굴)의 생물막(biofilm)으로부터 얻은 시료를 pyrosequencing 기술을 통해 16S rRNA 유전자를 증폭하여 세균과 고세균의 군집을 조사하였다. 생물막에 우점하는 세균은 Actinobacteria문(phylum)의 Pseudonocardia mongoliensis (전체 세균 reads수의 82.5%)와 깊은 근연관계가 있었으며, 동굴유래의 다양한 세균들과 같이 무리(cluster)를 형성하였다. 동굴 벽면에 빛을 조사하였을 때 반사되어 빛나는 것은 아마도 방선균의 균사(hypha)들로 이루어진 생물막이 수분을 흡수하지 못하기 때문으로 추정된다. 우점하는 고세균은 Thaumarchaeota문의 I.1a-Associated group (전체 archaeal reads수의 약 66%)에 속한다. 이 고세균 염기서열은 산성 환경(약 pH 5.0)에서 암모니아를 산화하는 고세균으로 알려진 Candidatus Nitrosotalea devanaterra와 높은 근연관계에 있어 동굴환경에서의 질산화에 중요한 기능을 하고 있을 것으로 추정된다. 표층수가 용암토양을 투과하는 과정에서 침출(Leaching)되는 영양분이 대섭이굴 벽면에 다양성이 낮은 독특한 미생물 군집을 형성하는데 기여하고 있는 것으로 추정된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.550-556
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• 2016

지하수의 열을 이용한 히트펌프 시스템에서는 열 효율 유지를 위한 클로깅 현상이 고려되어야 한다. 클로깅 현상은 토양 지하수 환경에서 이화학적 요인 외에도 미생물학적 요인으로 발생한다. 이번 연구에서는 안정적인 지하수 열원 냉난방 시스템 운영을 위하여, 대수층 수위강하의 영향을 받지 않는 지하 10 미터 지점에서 불교란 시추 슬라임의 초기상태 원핵생물 다양성을 조사하였다. 세균은 문 수준에서 Proteobacteria (20.8%), Acidobacteria (18.8%), Chloroflexi (16.9%) 및 Firmicutes (10.2%) 등으로 나타났고, 속 수준에서는 Koribacter속 등 144개속이 분석되었다. 고세균은 문 수준에서 Thaumarchaeota (42.8%), Crenarchaeota (36.9%) 및 Euryarchaeota (17.4%)이 나타났으며, 강 수준에서 약 69.4% 비율로 Miscellaneous Crenarchaeota Group (MCG), Finnish Forest Soil Type B (FFSB) 및 Thermoplasmata가 분석되었다. Operational taxonomic units (OTUs)는 세균 3,565 및 고세균 836 OTUs로 나타났고, 세균이 고세균에 비해 풍부하며 우점도가 낮게 나타났다. 또한, 관정 막힘 현상을 유발할 가능성 있는 세균 후보군 135개(1.9%) reads가 분석되었으며, 향후 클로깅 현상에 대한 연구에 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제30권9호
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• pp.813-818
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• 2020

고세균 유전체들 사이의 공통적 유전자를 파악하는 archaeal clusters of orthologous genes (arCOG) 알고리즘으로, 168 균주의 고세균들에 공통적인 보존적 유전자를 파악하고자 하였다. 보존된 ortholog의 수는 168, 167, 166 및 165 균주에서 각각 14, 10, 9 및 8개였다. 이들 41개의 arCOG 중에서 번역, 리보솜 구성 및 생합성에 관련된 arCOG가 13개로 가장 많았고 DNA의 복제와 재조합 및 수복에 관련된 arCOG가 10개로 다음으로 많았다. 168개의 고세균 균주들에 보존적인 14개의 arCOG들은 tRNA synthetase가 6개로 가장 많았다. 리보솜과 반응, tRNA 합성, DNA 복제, 전사와 관련한 arCOG가 각 2개씩으로 고세균에서 단백질 발현의 중요성을 알 수 있었다. 보존적 arCOG 구성원들의 distance value의 평균으로 3개 이상의 구성원을 가지는 강(class)과 목(order) 수준에서 유전체를 분석한 결과, Euryarchaeota 문의 Archaeoglobi 강과 Thermoplasmata 강이 각각 최저치와 최고치를 나타내었다. 본 연구는 기초과학 연구와 함께 항균제 개발 및 종양 제어 등에 필요한 자료를 제공할 수 있을 것이다.