가축의 생산성을 향상시키기 위해 다양한 성장촉진물질이 사용되고 있다. 본고에서는 이러
한 목적으로 사용되고 있는 여러 제제의 효과와 작용기전 그리고 그 위해성에 대해 간단하게 검토를 하여 보았다. 항생물질은 여러 축종에 대한 성장촉진 목적으로 가장 많이 사용되고 있는 제제이나 잔류독성 및 내성에 의한 공중위생상 위해성 때문에 안전한 대체성장촉진물질에 대한 요구는 계속 증대되고 있다. 광물질 첨가제, 효모제, 효소제, 유기산제제, 생균제, 흐르몬제 등에 대해서 간단히 살펴보았으며 특히 최근 관심이 고조되고 있는 성장호르몬과 아드레날린성 베타 수용체 작용약에 대해 약리학적 평가를 시도하였다. 일찌기 스위스의 Paracelsus(1493$\~$1541)는 '모든 물질은 독물이며 다만 용량이 문제일뿐 독성이 없는 물질은 없다'라고 하였듯이 새로운 물질의 사용은 항상 그에 수반하는 부작용이 있을 것이므로 이에 대한 깊은 관심을 가져 올바른 사용법을 확립하는데 최선을 다하여야 할 것이다.
본 연구는 수계에 잔류된 미량오염물질이 활성탄 여과공정을 통해 제거되는 메커니즘을 파악하고자 입상활성탄(GAC)을 이용하여 sulfonamide계 항생물질(SAs)에 대한 흡착제거 실험 및 Density functional theory (DFT)를 활용한 흡착 모델링 계산을 수행하였다. 활성탄 흡착실험결과 1시간 및 24시간 동안의 흡착 제거율은 각각 68.4~90.7% 그리고 99.0~99.9%로 나타났으며, 두 가지 경우 모두 흡착 제거율의 크기는 sulfamethazine (SMZ) > sulfathiazole (STZ) > sulfamethoxazole (SMTZ)의 순으로 높게 나타났다. DFT 흡착 모델링 계산 결과에서는, graphene 모형에 대한 SAs의 결합 형태는 SAs의 공통부분인 4-aminobenzenesulfonamide 고리 부분을 통하여 안정된 흡착형태를 나타내었으며, SMTZ의 경우에는 반대쪽 고리인 3-methyl-1,2-oxazol-5-amine 고리 부분과의 결합이 우세한 것으로 나타났다. 또한 흡착물의 형태가 보존되는 흡착모형에서의 흡착에너지는 SMZ, STZ, 그리고 STMZ가 각각 -4.91, -4.64, 그리고 -4.62 eV로 나타났다(흡착에너지 강도: SMZ > STZ > STMZ). 이는 흡착제거실험에서 측정된 흡착제거율 크기와도 일치되는 경향을 나타낸다. 또한, SAs 물질이 분해되면서 흡착될 때 발생될 수 있는 구조상의 특성 변화에 대한 정보를 나타내었다.
세포외 효소를 분필하는 Bacillus amyloliquefaciens의 생육을 선택적으로 저해하는 항생물질을 분리하고저 대구 근교의 토양시료 100여점을 채취하여 Streptomyces sp. KM-48주를 최종 선별하였다. 이 균주의 Nutrient Broth 배지에서의 배양00으로부터 활성성분을 acetone 유출, $Al_2$O$_3$, chromatography, avical TLC를 하여 UV 조사하에서 청록색 형광을 나타내는 단일물질로 정제하였다. 이 물질은 주로 그람양성균과 균모, 곰팡이 등에 강한 항균효과를 나타내었으며 Bacillus amyloliquefaciens에 대한 50% 생육저해농도가 18$\mu\textrm{g}$/$m\ell$이었다. 이 물질은 열에 비교적 약하였으며 산에는 강하게 그 활성이 유지되었다. 균주의 형태 및 배양성에서 Stretommces tsusimaensis의 유이균으로 동정되었다.
한국 토양균 중에서 항균력이 있는 토양균을 분리하여 균 동정을 실시하였고 생성된 항균성 물질에 관해 실험하였던 바, 이 균주는 Streptomyces속 임이 확인되었고 동정 결과 type species와 일치하는 것은 없었으나 Streptomyces avellaneus와 가장 유사한 것으로 동정되었다. 이 균주에 의해서 생성된 항균성 물질의 항균병위는 사용된 Gram-positive균 중에서 Staphylococcus aureus에만 항균력을 나타내며 사용된 Gram-no-gative균 중에서는 Escherichia에만 항균력을 나타냈다. 이 균주에 의해 생성된 항균성 물질을 ion-ex-change column chromatography 등을 통하여 분리, 정제하였고, 여러가지 물리, 화학적 성질을 관찰해 본 결과 aminoglycoside계통의 항생물질로 인정되었다.
지구상에서 생합성된 천연물은 완급의 차이는 있겠으나 궁극적으로는 CO$_{2}$ H$_{2}$O, NH$_{3}$ 등으로 다시 산화분해된다. 이 분해과정은 미생물의 효소반응으로 이루어지며 생물권의 항상성도 일차적으로는 미생물의 이 산화분해작용으로 유지된다고 볼 수 있다. 미생물이 영위하는 이러한 효소반응을 생리활성물질의 공업적합성에 이용한 초기의 예로는 부현피질호르몬의 합성과정에서 Rhizopus nigricans를 사용한 수산화반응과 ascorbic acid 합성과정에서 Acetobacter xylinum을 사용한 탈수반응이 유명하며 이러한 반응은 아직도 이용되고있다. 특히 지난 십수년간의 응용미생물학의 발전은 대단한 것이며 여러가지 항생물질, 당질, amino산, 핵산관련물질들이 생리활성물질과 함께 발효법으로 생산되고 있다. 그러나 이글에서 다루는 미생반응은 발효과정에서 생산되는 미생물자체의 일차적 대사산물 (primary metabolite)이나 이차적대사산물 (secondary metabolite)를 대상으로 한것이 아니며 어디까지나 외부에서 공급되는 화학물질에 대한 균체의 효소반응산물을 목적물로 하고있다. 또한 근래 활발히 이용되는 균체고정및 효소고정법을 이용한 효소공학적수법도 제외하고 배양과정의 균체 또는 배양후의 군체를 이용한 미생물반응에 한정코저 한다.
The family Bacillaceae에 속하는 모든 미생물은 endospore를 형성하는 것이 그 특성이며 포자형성은 일련의 생화학적 반응은 물론 형태ㆍ구조적 변화를 수반하는 질서 정연한 원시적인 생물분화의 일종이다. 따라서 포자형성 발아에 관한 연구가 많이 이루어졌고 또 현재도 활발히 진행되고 있다. 산업미생물학도로서 흥미있는 점은 산업적으로 유용한 몇가지 생화학물질이 포자형성 과정과 특별히 관련되어 생산된다는 점이며 이중 몇 가지 효소와 항생물질 그리고 독소에 관하여 간략히 고찰해 보고자 한다.
1960년대 이후 광범위한 항암제로서 그 임상효과가 탁월한 물질로 알려진 Anthracycline계 항생물질이 화학구조상 B환의 Hydroquinone형에 의한 생체내 산화환원 반응으로 이해 심근 독성에 영향을 준다고 알려져 있다. 이에 본 연구실에서는 Anthracycline의 Aqlycone 부분 12번 탄소의 전자친화력을 증가시키는 11번 탄소의 Hydroxy group이 제거되고 9번 탄소의 Hydroxy group을 Amine으로 대체함과 동시에 4번 탄소의 Methoxy group이 제거된 보다 독성이 적을 것이라 생각되는 Anthracycline의 새로운 Aglycone 유도체를 Design 하여 전합성 하였다.
옥시테트라싸이클린(OTC)은 테트라사이클린계 항균물질로 비브리오병, 지느러미 붉음병, 인린 병, 아가미 썩음병 등과 같은 수산동물 질병 치료에 많이 사용되고 있는 항균제이다. 어류의 질병을 치료하기 위해 투여된 항생제에 대하여 어체내의 잔류농도에 대한 과학적 규명없이 관습적이고 반복적으로 사용되고 있어 과잉투여에 의한 경제적 손실, 과소투여에 의한 내성균의 발현, 양식 어류 체내의 항생물질 잔류 농도등 항생제 사용 문제는 양식산업뿐 아니라 수산가공 입장에서도 매우 중요한 현안으로 대두되고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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