Glutathione 생성능이 우수한 효모균주의 획득을 목적으로 Saccharomyces cerevisiae 균주를 변이처리 하였다. 선발된 변이주들의 전체적인 glutathione 함유량은 6.1-15.8 mg/g이었으며, glutathione 함유량과 항산화활성은 비교적 양호한 양의 상관관계($R^2$=0.488)를 보였다. 특히, 변이주 S. cerevisiae Sa59의 glutathione 함유량이 wild type에 비해 약 38% 증가되었으며, 환원력 또한 0.40으로 가장 높아 glutathione 생성을 위한 변이주로 선발하였다. 배양방법에 따른 gluthathione의 부피당 생산성은 진탕배양이 정치배양에 비해 약 70% 증가하였으며, 단위균체량당 glutathione 함유량 또한 진탕배양 했을 때 약 19% 증가하였다. Glucose 농도가 증가함에 따라 건조균체량과 발효에 의한 에탄올 함량은 증가하였으나, glutathione 함유량과 환원력은 감소하는 경향을 나타냈다. Glutamate, cysteine 및 glycine을 각각 0.04% 첨가하였을 때 단위부피 및 단위균체량당 glutathione 함유량이 각각 16%, 66% 증가하였으며, 환원력 또한 0.52로 가장 우수하였다.
3년생 유럽낙엽송의 실생묘로부터 형성층조직을 분리하여 부정아를 유기하였다. BLG배지에 4.5$\mu$M의 BA가 첨가된 배지에서 형성층 절편체 당 약 25개의 부정아가 형성되어 시험된 여러 가지 BA와 NAA농도 중 최고의 발생율을 보였다. 유기된 부정아는 1/2 GD배지와 LMG배지에서 10주 후 약 2.5cm의 신장을 보였다. GD배지에서는 이보다 낮은 약 1,8cm의 신장을 나타내었다. 발근은 NAA가 $0.54\;\mu\textrm{M}$ 함유된 1/2 GD배지에 2주간 배양하였을때 20% 정도 나타났다. 발근된 shoot들은 NAA가 함유되지 않은 1/2 GD 배지에서 뿌리를 신장시킨 후 온실로 옮겨져 순화되었다. 본 실험의 결과 그동안 낙엽송의 조직배양시료로 사용되지 않았던 형성층 조직의 뛰어난 형태형성능을 보여줌으로써 기내 급속대량증식 뿐 아니라 향후 낙엽송의 체세포 변이주선발이나 형질전환 및 그와 관련된 연구분야에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
토양으로부터 분리되고 세포외로 pepsin 저해물질을 생산하는 Actinomycetes GF 155-2의 플라스크 배양에 의한 pepsin 저해물질 최적배양조건은 2% glucose, 0.7% polypeptone, 초기 pH7.0, 배양 60시간, 배양온도 3$0^{\circ}C$였으며 무기염의 효과는 크게 영향이 없었다. 발효조 배양물 5ι를 유안염석하여 methanol로 추출한 후 활성탄에 흡착하고 Amber-lite IR-120, XAD-2 및 silicagel 60 column chromatography한 결과 약 15mg의 무색 침상물질을 수득하였다.
진균류 추출물로부터 신규 멜라닌 분해효소의 분리 및 분해능 test는 멜라닌 분해효소의 균사체 배양 상등액으로 분비 생산됨을 분해능 테스트를 통하여 확인하였고, 이 분해 효소에 의한 멜라닌 분해반응은 pH 7에서 가장 높고, 30$^{\circ}C$에서 가장 안정함을 확인하였다. 멜라닌 분해 효소의 characterization은 2D-gel을 이용하여 멜라닌 분해효소 중 한 가지 효소의 pI값이 약 6.5이고 Molecular weight는 약 54-57 kDa임을 알 수 있었고, 정제된 멜라닌 분해 효소의 전체적인 단백질 및 유전자 서열을 분석하여 degenerate primer를 합성하였으며, RT-PCR 법을 이용하여 유전자를 확보하였다. 멜라닌 분해효소 생산을 위한 진균류의 배양방법 확립은 멜라닌 분해효소가 최대 활성을 갖는 배지 조건은 ammonium tartrate 0.4% : glucose 2% 배지에 yeast extract를 0.1%를 첨가한 배지임을 확인하였고, 진군류의 최적 배양온도는 24-26$^{\circ}C$였으며, 이 때 건조 균체 중량으로 약 6 g/L의 균체를 얻을 수 있었다. 또한 진균류 성장의 최적 pH는 약 5.5로서 이 경우 건조균체중량이 약 6.6 g/L였다. 정제공정은 최적화를 통하여 멜라닌 분해효소의 정제 순도 90% 이상의 정제공정을 확립하였다. Scale-up은 5 L fermenter를 이용한 기초 배양공정을 확립하여 500 L fermenter로의 경제성 있는 scale up에 성공하였고, 이 때 건조균체중량 약 14.5 g/L의 진균류를 얻었으며, 배지 중에 분비 생산된 melanin 분해효소의 양이 300 mg/L에 달하였다. 멜라닌 분해효소의 formulation은 멜라닌 분해효소를 효율적으로 피부로 전달시키기 위하여 50-100 nm 크기로 encapsulation을 실시하여 70 nm, 100 nm size의 nano capsule을 얻었다. 본 연구는 tyrosinase 저해제가 갖는 부작용이 없어 생체 친화적 물질에 의한 부작용 감소 효과가 기대되며, 독자적 기술에 의한 고부가 미백용 화장품 원료 확보로 새로운 기능에 의한 신규시장 창출이 가능하여 미백용 기능성 화장품 원료로서 고부가 화장품에 사용되어 수입대체효과 및 기업의 매출증대 효과가 있을 것으로 기대되어진다.
인공광 식물공장에서는 작물을 생산하기 위하여 일반적으로 화학비료 유래 무기성분을 포함하는 배양액을 시용하여 수경재배한다. 본 연구에서는 광질이 상이한 식물공장에서 관행의 무기배양액 일부 또는 전량을 유기배양액으로 대체할 수 있는 폐기 농업부산물 유래 유기배양액을 시용하여 수경재배하고 작물의 생장에 미치는 영향을 검토하였다. 청색, 적색 및 백색 LED를 1:2:1의 비율로 혼합한 혼합LED 및 관행의 형광등 조사 조건에서 적치마와 청치마 상추 실생묘를 35일간 수경재배한 결과, 적치마와 청치마 상추의 생체중 및 전개엽수 증가는 형광등을 조사한 Y구에서 통계적으로 유의하게 증가하였다. 그러나 유·무기 혼합배양액 처리구인 YK 및 YTJ에서는 오히려 혼합LED 조사구에서 증가하였다. 유기배양액 단용 또는 유·무기 혼합배양액 처리시 엽내 SPAD치는 두 실생묘 모두 Y구와 유사하거나 증가하는 경향을 나타내었다. 관행의 무기배양액인 Y구에서 배양액내 구성성분 중 가장 많은 양을 차지하고 있는 무기성분인 NO3-N은 재배 개시일에 약 97 mg/L으로, 적치마와 청치마 상추 실생묘에서 모두 재배기간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 적치마의 경우 재배종료시 각 처리구별 NO3-N 농도는 형광등 조사시 약 29 mg/L, 혼합LED 조사시 24 mg/L였으며, 청치마의 경우 형광등 조사시 약 26 mg/L, 혼합LED 조사시 47 mg/L로, 초기 투입량 대비 25~48% 정도의 양이 재배종료시까지 흡수되지 않고 남아 있었다. 재배개시일 NH3-N 농도는 Y구3-N 잔여량은 약 13%로 최대값을 나타내었다. 관행의 무기배양액내 질산태질소는 작물체에 흡수되어 생체중, 엽수 증가와 같은 지상부 생장을 좌우하는 주요 성분이지만 재배종료시까지 전량이 흡수되지 않고 남아 있는 것으로 보아 상추 수경재배시 배양액내 질산태질소의 초기 투입량을 조절할 필요성이 대두되었다. 연구결과 농업부산물 유래 유기배양액을 활용하여 적치마와 청치마 상추를 수경재배할 경우 유기배양액 단용보다 유·무기 혼합배양액 시용으로 유기배양액내 부족한 질소 성분을 무기질소로 보충할 수 있어 무기성분 사용량 저감이 기대된다. 또한 상추 실생묘의 양적생장 추이와 달리 엽내 색소합성이 관행 무기배양액보다 특정 유기배양액 단용 또는 혼용에 의해 유의하게 증가하는 것으로 보아 작물체내 물질합성량, 유기배양액 사용기간 및 재이용 등 유기배양액의 화학적 특성 변화에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
참구개구와 옴개구리의 여포를 생체외 배양하면서 progesterone (P$_4$)생성과 난자의 성숙 및 cyclic(cAMP)의 조절작용을 조사하였다.참개구리의 여포에 뇌하수체 추출물(frog pituitary homogenate.FPH)을 처리하면 농도에 의존하여 여포의 P$_4$생성이 증가하였으며 난자의 성숙(핵붕괴)이 일어났다. 이들 여포들을 배양하면서 3시간 간격으로 호르몬이 여포에 축적된 양, 배양액에 분비된 양 및 난자의 성숙율을 조사한 결과 FPH처리군에서 P$_4$는 3-6시간에 최고치 (여포내,약 400pg/여포;분비량,약 800pg/여포)를 나타내었으며 난자의 핵붕괴는 9-12시간에 일어났다. 상기 여포들과 같은 조건으로 배양하면서 forskolin과 3-isobutyl-1-methylxanthine(IBMX)을 배양액에 처리하여 간접적으로 여포내 cAMP의 농도를 높여주면 FPH와 유사한 양사으로 호르몬의 생성을 촉진하였다. 그러나 난자의 성숙은 전혀 일어나지 않았다. 옴개구리의 여포를 배양하면서 FPH를 처리하였을 때는 아무 처리를 하지않은 대조군과 비교하여 거의 P$_4$의 생성을 촉진하지 않았으며 난자의 성숙도 유도하지 못했다, 그러나 이들에게 forskolin과 IBMX를 처리하면 P$_4$의 생성을 현저하게 촉진하여 다량의 P$_4$가 여포와 (약 800pg/여포) 배양액에 (1700pg/여포)축적되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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