항생물질 발효액의 균사체 분리에 있어서 Modified regenerated cellulose 막을 이용한 Cross-flow filtration으로 높은 Flux를 얻을 수 있었다. 막분리시 가급적 높은 유속, 높은 온도, 특정 균사체농도(약 20% PMV)에서 높은 Flux를 보여주었으며 Fouling 정도는 균사체 농도가 높을수록 또한 유속이 낮을수록 심각한 것으로 나타났다. 발효액을 농축 분리할 때의 Flux profile은 1단계 Sublayer형성에 의한 급속감소, 2단계 평형, 3단계 Fouling에 의한 급속감소의 세 구간으로 나눌 수 있었으며 Diafiltration의 적용으로 3단계의 Flux 감소 현상을 현저히 완화시킬 수 있었다. 한편 Diafiltration에 의한 항생물질 회수시 초기부터Diafiltration하는 것보다는 특정 PMV까지 농축시킨 후 Diafiltration하는 경우에 작업시간과 여액의 Volume을 최소화 할 수 있었으며 본 실험에서는 98%의 회수율을 얻기 위해서 Di-afiltration을 시작하는 Optimum PMV는 20%였다.
대부분의 양계질병은 열과 통증을 수반하고 있지만, 개나 축우, 돼지와 같이 개체치료를 하지 못하기 때문에 보통 필드에서의 처치는 한계에 부딪치고 있는 실정이다. 특히 "열(Fever)"을 수반하는 동안의 항생체 처치는 계군을 예상되어지는 결과와 반대로 가게되는 경우도 있다. 이에 저자는 대군 농장들을 컨트롤 하기 위하여 여러 수단들을 찾게 되었는데 3년 정도 필드에서 적용하고, 그 결과 많은 호응을 얻게 되었다.
Streptomyces melanosporofaciens로 동정된 strain 88-GT-161 균주는, 그람양성세균 및 식물병원성 곰팡이에 각각 항균활성을 나타내는 phthalate 유도체 및 염기성 마크로라이드의 새로운 항생물질을 생산하는 것으로 밝혀졌다. 이들 활성물질들의 분리. 정제과정에서 in vitro 및 in vivo(포트 시험) 항균활성을 조사하였으며, phtahalate 유도체 항생물질은 IR, NMR, 질량분석 스펙트럼 조사를 통하여 bis(2-ethylexyl) phthalate(dioctyl phthalate)로 동정하였다. Dioctyl phthalate가 Streptomyces sp.에 의하여 생산되며 생합성된 이 화합물이 항균활성을 가진다는 사실이 보고된 것은 이것이 처음이다.
새로운 cephalosporin 항생물질인 7-[(3,4-dihydro-6-methoxycarbonyl-2,2-dimethyl-2H-1,4-thiazin-3-yl)acetamido]-3-[(substituted pyrimidin-2-yl)thiomethyl]-3-cephem-4-carboxylic acid derivatives(2a∼2d)유도체들을 합성하였다. 7-ACA의 3-위치에는 pyridinylthiomethyl기를 도입시키고, 7-위치에는 thiazine를 치환시켜서 구조 변화에 대한 항균 활성을 측정하였다. 그 결과 이들 유도체들은 기준물질인 cefotaxim보다 낮은 항균력을 나타내었다.
인삼 saponin과 항생 물질의 사용에 따른 in vivo에서 출현 가능한 영향을 in vitro에서 미생물을 대상으로 검토하였다. aminoglycoside 항생 물질인 streptomycin·sulfate, kanamycin·sulfate, gentamycin·sulfate 등은 인삼 saponin과의 상호 작용으로 그 항균 활성이 대체로 상승되었으며 Erwinia aroideae에 대해서만 그 항균활성이 항상 상승되지는 않는 경향을 나타내었다. benzene 유도체항생 물질인 chloramphenicol은 인삼 saponin과의 상호 작용으로 그 항균활성이 Salmonella typhi. Aerobacter aerogenes, Serratia속 세균등에서는 상승하였으나 Bacillus suhtilis, Bacillu, megaterium, Escherichia coli균에서는 활성이 감소되었고 그 밖의 세균에서는 항균활성에 변화를 나타내지 못하였다.
내성 P.aeruginosa에 의해 생성되는 항생물질 파괴효소인 cephalosporinase는 cephaloridine을 기질로 하여 효소활성도는 $45^{\circ}C$와 pH 8.5에서 각기 최고의 활성도를 나타내었다. SDS. carbenicillin 빛 cephalosporin계 항생체에 의해 효소의 활성도는 현저하게 억제되었으며 효소의 cephaloridine에 대한 $V_{max}$ 값을 100으로 하였올때 cefo p perazone의 $V_{max}$ 값은 2.8로 나타났다. 측정된 효소의 분자량은 $37.500{\pm}3,000$이었다. 다른 Gram음성셰균이 분비하는 cephalosporinase와 비교해본 결과 균체 자체의 특성에 의해 cepha]osporinase는 서로 다름을 알 수 있였 으며 이로 인하여 각각의 균체가 cephalosporin계 항생제에 대한 내성의 차이를 나타내는 하나의 중요한 원인으로 판단되었다.
Sisomicin 발효에 대한 온도의 영향을 살펴보았다. 각각의 온도에 대하여 균체의 비생육속도로부터 8.2 kcal/g-mol의 activation energy를 얻었다. 이 값은 발효중 균체가 균사체를 이루어 배지성분이나 산소에 대한 Internal diffusion layer를 형성하는 것을 시사해주고 있다. 한편 최종 항생물질농도는 온도가 증가함에 따라 감소하였으며, 온도의 변화를 주는 실험으로부터 대수증식기에 유지되는 배양온도가 최종 항생물질의 농도에 심한 영향을 주는 것으로 나타났다. 배양온도를 변화시켜 항생물질의 생산성을 증가시키는 방법에 대해 생각하여 보았다.
사과에서 효율적인 형질전환 체계를 마련코자 'Mclntosh Wijcik' 형질전환체 계통을 이용하여 재분화 및 발근 배지내 kanamycin 농도에 따른 반응을 조사하였다. Gelrite 고형 재분화 배지에서는 $150mg{\cdot}L^{-1}$의 고농도에서도 재분화율에 대한 저해 정도는 낮았으나, 정상 신초 재분화 면에서는 $100mg{\cdot}L^{-1}$이상의 농도에서 는 저해 정도가 높았다. Agar 고형 발근배지에서 kanamycin 농도에 따른 발근 반응은 계통간 차이를 보여, $30mg{\cdot}L^{-1}$이상의 농도에서 발근율이 크게 저해되는 계통과 거의 영향을 받지 않는 계통이 존재하였다. 또한 이들 형질전환체 계통간 발근율 차이는 전이 유전자 삽입수보다는 삽입 위치에 따른 효과로 보아졌다. 따라서 'McIntosh Wijcik' 품종의 형질전환시 gelrite 고형 재분화 배지내 적정 kanamycin 농도는 $100mg{\cdot}L^{-1}$정도로 판단되며, 형질전환체에 대한 일차적인 간접선발에 적당한 agar 고형 발근배지내 kanamycin 농도는 $30mg{\cdot}L^{-1}$정도인 것으로 판단되었다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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