본 연구는 곤충 유전자를 이용한 항세균성 펩타이드 생산 및 농업용 소재로서의 응용에 관한 연구로서 항세균성 단백질 누에신 유전자를 베큘로 바이러스 발현계(BEVS)를 이용하여 곤충세포주에서 발현한 후 누에신 단백질의 농업용 소재로서의 가능성을 모색하기 위해 농작물을 가해하는 감자 고추의 무름병을 일으키는 Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, 가지 및 고추의 풋마름병을 일으키는 Ralstonia solanacearum, 양송이 버섯의 세균성 갈색 무늬 병을 일으키는 Pseudomonas tolaasii 및 무와 배추의 검은썩음병을 일으키는 Xanthomonas campestris pv. campestris 에 대해서 항세균 활성을 관찰하였다. 그 결과 Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, Ralstonia solanacearum 및 Pseudomonas tolaasii에 대해 높은 활성을 나타내었으며 Xanthomonas campestris pv. campestris에는 활성을 나타내지 않았다. Ion exchange 및 gel filtration chromatography 를 수행하여 약 20 kDa의 성숙 누에신 단백질을 순수 분리하여 pH 및 온도에 대한 안정성을 조사한 결과, pH 2~12 완충액에서 30분간 처리하였을 때에도 항세균 활성이 그대로 유지되었고 10$0^{\circ}C$에서 2시간 처리시에는 활성이 안정되었으며 4시간 처리시에도 80% 정도로 유지됨을 확인함으로써 누에신 단백질은 pH 및 온도에 대한 안정성이 있음을 확인할 수 있었다.
화경버섯의 자실체로부터 PAGE로 한 렉틴을 정제하고, LJAP(Lampteromyces japonicus antibacterial protein)라 이름 붙였다. LJAP는 17-kDa의 서브유닛트가 모여서 된 백 kDa이 넘는 회합 단백질이였다. 이 단백질은 아미노산 분석결과 세린, 글리신, 산성 아미노산의 함량이 높았다. LJAP는 대장균중 특히 JM 109, K 12, HB 101, JW 380에 대한 항세균작용이 뛰어났다. 한편, 항세균활성은 당단백질인 asialofetuin에 의하여 크게 억제되었다. 본 당단백질은 화경버섯에서 처음으로 얻어진 항세균활성과 적혈구 응집활성을 가진 렉틴이다.
누에에서 새로운 항세균성 펩타이드 유전자를 탐색하기 위하여 E. coli K12로 체강 주사한 누에 유충의 cDNA 유전자 은행에서 차별화 선별로, 잠재 항세균성 펩타이드 유전자로 추정되는 BmInc8 클론을 분리하였다. BmInc8은 564bp의 크기를 가지며, 59개 아미노산을 coding하는 open reading frame과 2개의 잠정 폴리아데닐화 부위를 보유하고 있었다. BmInc8은 M. sexta에서 분리, 보고된 bactericidine 유전자와 61.2%의 DNA 상동성을 나타내는 것으로, 그 연역된 펩타이드 구조는 항세균성 펩타이드의 일종인 cecropin과 유사한 2가닥의 $\alpha$-helix가 Lysine-Proline 경첩부위에 의해 포개져 있는 형태를 갖는 것으로 추정되었다. 또한 cDNA 삽입 부위의 기능성 검정을 위해 원핵 발현벡터인 pT7-5를 이용하여 E. coli BL21(DE3) 균주에 형질전환하고 IPTG로 induction한 결과 E. coli BL21(DE3) 균주의 성장이 정지됨을 관찰할 수 있었다. 이상의 결과로 BmInc8은 DNA 상동성 비교, 연역 아미노산의 구조 추정 및 cDNA 삽입 부위를 이용한 transient expression 결과 항세균성 펩타이드를 coding하는 유전자임을 추정할 수 있었다. 또한 Bminc8의 cDNA 유전자 정보를 GenBank에 등록하였으며 등록 번호는 U30289이었다.
편백의 정유성분을 추출하여 수종의 병원성세균과 진균을 대상으로 항세균 및 항진균효과를 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 편백정유는 그람 양성균인 S epidermidis, 그람 음성균인 V parahemolyticus와 P. aeruginosa에 대해서는 200 ppm부터 항세균효과를 나타냈고, P putida에 대해서는 400ppm 부터 항세균효과를 나타냈다. 항세균효과가 나타난 균주들은 편백정유의 농도가 증가할수록 효과가 높게 나타났으며 통계적으로 유의성이 관찰되었다(p<0.05) 또한 편백정유는 효모형 곰팡이인 C, albicans에 대하여 200 ppm부터 항진균효과를 나타냈으며, 사상형 곰팡이인 A, mali와 A, nidulans에 대해서는 400 ppm부터 F. oxyporum 에 대해서 100 ppm 부터 항진균효과를 보였고 편백정유의 농도가 증가할수록 균주의 성장억제대가 증가되었다. 따라서 편백을 항균제나 방부제로 사용할수 있는 가능성을 확인하였다.
국내 토양시료에서 분리한 174 Corallococcus 속 균주와 207 Myxococcus 속 균주들의 배양추출물을 제조하고 Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus에 대한 항균 활성을 비교하였다. 항진균 활성을 보이는 균주의 비율은 Corallococcus가 7.5%(174균주 중 13균주)로 51.7%(207균주 중 107균주)를 보인 Myxococcus에 비해 낮았다. 하지만, 항세균 활성을 보인 균주의 비율은 Corallococcus가 12.1%(21균주)로 1%(2균주)를 보인 Myxococcus에 비해 상대적으로 높았다. Corallococcus 균주 중 P. aeruginosa, S. aureus에 모두 활성을 보이는 6 C. coralloides 균주들은 자실체 형성에서는 차이를 보였지만 항세균 활성을 나타내는 배양추출물의 HPLC 크로마토그램은 유사하였는데, 이들이 생산하는 항세균 물질의 생산은 CYS 배지에서 6일 이상 배양할 때 가장 높았다.
현대인은 대부분의 시간을 실내에서 보내고 있기 때문에 실내 공기질에 대한 관심이 높아지는 추세이다. 실내 공기의 주요 오염원으로는 인간의 활동, 건축자재, 생활용품, 외부로부터 오염된 대기의 유입 등을 들 수 있다. 실내 공기질 관리법에서는 실내공기 오염물질로 미세먼지, 총 부유세균, 곰팡이, 이산화탄소 등 17종을 규정하고 있다. 현대인의 실내 환경은 세균과 곰팡이균의 생육환경이 흡사하기 때문에 일상생활에서 세균과 곰팡이에 항상 노출된다. 특히 많은 사람이 모이는 다중이용시설의 경우에는 세균감염의 위험이 더 크다고 할 수 있다. 한편 솔잎은 예전부터 항균효과가 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 한약재, 식용 등 쓰임새가 다양하다. 그 외에 의약, 식품 및 염색제 관련 산업에서는 적극적으로 활용하고 있으며, 최근에는 건축자재로 이용하기 위한 시도도 이루어지고 있는 실정이다. 솔잎의 항균효과에 관한 연구는 상당히 많이 이루어지고 있으며, 다양한 항균 성분을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 솔잎 추출물의 항세균, 항곰팡이 효과를 확인하였으며, 이를 토대로 솔잎 추출물을 혼입한 시멘트 경화체를 제작해 솔잎 추출물의 혼입 비율별 세균과 곰팡이에 대한 항균 활성 효과를 연구하였다. 솔잎 추출물은 황색포도상구균과 대장균에 대해 항세균 효과를 나타났으며, 검정 곰팡이에 대해 생육환경을 저해하는 것이 나타났다. 솔잎 추출물을 혼입한 시멘트 경화체는 황색포도상구균과 대장균에 대해서 항균 활성 효과를 나타냈다. 그러나 검정 곰팡이에 대해서 항균 활성 효과를 나타내지 않았다. 결과적으로, 솔잎추출물을 혼입한 시멘트 경화체는 병원균 억제에는 효과적이지만 곰팡이에 대해서는 효과가 없는 것으로 판단되며, 솔잎추출물을 항균재료 사용하기 위해서는 곰팡이의 생육을 저해하는 요인에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 $SeO_2$의 메티실린-내성 S. aureus에 대한 항세균활성을 규명하고자 수행하였다. Disc diffusion method를 이용하여 $SeO_2$의 항세균 활성을 측정한 결과, 그람 양성 세균이 그람 음성 세균과 비교시 우수하였다. 사용한 그람 양성 세균 중 Streptococcus, Staphylococcs 속 세균이 Bacillus 속 간균과 비교시 더 우수하였다. 사용한 모든 MRSA에 항균활성이 나타났다. 항생제의 생육저지환을 측정한 결과, 사용한 모든 항생제에 대해 MRSA의 항균활성이 작게 나타났다. $200-500{\mu}g/disc$ 범위의 $SeO_2$ 적용시 S. aureus 및 S. aureus CCARM (MRSA)에 대한 생육저지환의 직경은 각각 20-32.7 mm 및 13.5-17.9 mm이었다. $SeO_2$의 MRSA에 대한 최소생육억제농도는 $40{\mu}g/ml$이었다. 액체배지에 0.5% 및 1%의 $SeO_2$를 첨가한 결과, MRSA의 생육이 억제 되었다. 본 $SeO_2$의 항균활성 실험 결과는 추후, $SeO_2$의 항균활성 기작의 규명, 병원성 세균 및 항생제-내성 미생물에 적용될 수 있다고 판단된다.
지칭개, 구절초 및 산국에서 분리한 9종류의 sesquiterpene lactones에 대한 생리활성 실험의 일환으로, 10종의 세균에 대한 항세균활성과 6종의 식물병원균에 대한 항진균활성을 조사하였다. 항세균 활성실험에서는 지칭개에서 분리한 hemistepsin A와 B 그리고 산국에서 분리한 tulipinolide가 시험균주 전반에 대하여 강한 활성을 보였으며, 항진균 활성실험에서는 hemistepsin B, angeloylcumambrin B, tigloylcumambrin B, 그리고 costunolide가 광범위한 활성을 보였다. 또한, 항세균 활성실험과 항진균 활성실험 모두 비교적 뚜렷한 균주특이성을 나타내었다.
돼지의 장 및 분변에서 분리한 14종의 유산균으로부터 항세균 활성물질을 분석하였다. 각 균주의 세포배양액을 대상으로 여러 종류의 단백질 분해효소와 열, 알칼리 처리 등을 수행한 후 활성도를 조사한 결과, 효소 및 열처리 시료에서는 활성도가 유지되었으나, 1M의 NaOH로 중화 처리한 시료에서는 활성도가 사라짐에 따라, 항세균 활성물질이 단백질성이라기보다 유기산일 가능성이 큰 것으로 나타났다. Sep-pak $C_{18}$ Cartridges을 이용한 음이온 추출실험과 Bio-LC system을 이용한 high performance anion exchange chromatography를 실시하여 물질을 정제한 결과, 주요 활성물질로 옥살산, 구연산, 젖산 및 초산 등, 4종류의 유기산이 검출되었다. 이중 젖산은 각 균주에 따라 전체 유기산의 54~77%를 차지하는 것으로 나타나 유기산 중에서도 일차적인 항세균 활성물질일 것으로 추정된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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