• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권2호
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• pp.104-110
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• 2011

방선균은 그램양성 토양 박테리아로서 항생제, 항암제, 항구충제, 면역억제제 등 유용한 2차 대사산물을 생산하는 유용 산업미생물이다. 비록 대부분의 방선균이 속해있는 스트렙토마이세스는 지난 수 십 년간 분자수준에서의 연구가 집중적으로 진행되어 왔으나, 최근에 분리된 잠재적 유용성을 갖는 스트렙토마이세스 이외의 희소방선균들은 유전자 조작시스템의 부재로 그 특성이 잘 규명되지 않고 있다. 본 연구에서는 독립적으로 분리된 180 여 방선균주들 중에서 희소방선균만을 선별하기 위하여 중합효소연쇄반응을 이용한 유전체 스크리닝 전략을 시도하였으며, 이 전략을 통하여 7종의 희소방선균을 성공적으로 분리하였다. 특히 여러 생리활성 테스트를 통하여, 항진균 및 항생제 활성을 띄는 잠재적 유용성이 높은 노카이디옵시스 균주 MMBL010을 선별하였다. 또한 전통적인 방선균 유전자 조작기법이 작동하지 않는 본 MMBL010 균주를 대장균 접합을 통한 유전자 전달 시스템도 최적화시킴으로써, 유전체 스크리닝을 통한 유용희소방선균의 선별 및 유전자 조작시스템 구축은 궁극적으로 희소방선균의 잠재적 유용성을 극대화시킬 수 있는 효율적인 전략으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제36권2호
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• pp.106-114
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• 2008

김치로부터 강력한 H. pylori 생육 저해활성을 보이는 균주를 분리, 동정하여 Lb. plantarum NO1으로 명명하였다. Lb. plantarum NO1은 H. pylori 뿐만 아니라 그람 양성균 및 그람 음성균들에 넓은 범위의 저해활성을 나타내었다. Lb. plantarum NO1의 배양 상징액을 H. pylori배양액에 첨가한 후 H. pylori의 urease 활성을 측정한 결과 Lb. plantarum NO1의 강한 urease 억제활성($40{\sim}60%$ 저하)을 확인할 수 있었다. AGS위암 세포주에 H. pylori를 부착시킨 후 Lb. plantarum NO1의 배양액을 첨가하여 AGS세포에서 H. pylori 탈착능을 측정한 결과 Lb. plantarum NO1은 유산균 배양액 무첨가보다 33% 이상 높은 H. pylori 탈착능을 나타내었으며, 비교구로 사용된 Lb. rhamnosus GG, Lb. sakei SI3에 비해 더 우수한 H. pylori 탈착능을 나타내었다. 분리균주의 장내 생존성 여부 확인을 위하여 내산성, 인공위액에서 2시간동안 처리한 결과 Lb. plantarum NO1이 초기균수$(10^9CFU/ml)$를 유지하면서 높은 저항성을 나타내었다. Oxgall 농도 0.3%와 0.5%의 인공담즙에서 24시간 처리한 후에도 초기균수$(10^9CFU/ml)$를 유지하였다. 뿐만 아니라 인공위액에서 생존한 균주를 연속적으로 인공담즙으로 처리하였을 때에도 높은 생존율$(10^8{\sim}10^9CFU/ml)$를 유지하였다. Lb. plantarum NO1의 용혈성 반응 유무 결과 용혈반응이 일어나지 않았으므로 인체에 안전하다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 본 연구에서 김치로부터 분리한 H. pylori억제 유산균 Lb. plantarum NO1은 장내에 생존 가능성도 높으며, 동시에 위에서 효과적으로 H. pylori를 억제 할 수 있을 것으로 기대되어진다.

• 미생물학회지
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• 제52권1호
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• pp.74-83
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• 2016

안전성이 확보되고 amo 유전자가 있는 토종미생물 Bacillus subtilis SRCM 101269는 전통발효식품으로부터 분리하였으며, cellulase, xylanase 생성능, 동정, 악취저감화능 등을 조사하여 우분 적용을 위한 특성 연구를 진행하였다. 가축분뇨 악취제어 관련 우분 적용 결과, 발효 6일 경과 후 대조구에 비해 2배 이상 암모니아 가스가 감소하였고 9일 경과 후 10 ppm 미만으로 농도가 감소하였다. 우분에 계분과 기타 목질성분이 첨가된 혼합분의 경우 발효 3일 후부터 일정 농도로 암모니아 가스가 유지되는데 반해, B. subtilis SRCM 101269를 접종한 시료에서만 발효시간의 경과에 따라 암모니아 가스가 감소하였으며, 황화수소의 농도 또한 9일이 경과한 시료에서 65 ppm으로 감소됨이 확인되었다. 발효 경과에 따른 아질산염과 황산염의 시료 내 변화량을 측정한 결과 우분에서의 아질산염은 변화가 없었으나, 혼합분에서는 대조구에 비교하여 증가하였다. 황산염의 경우 우분에서는 발효초기보다 감소하였으나 대조구와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았고, 혼합분에서는 변화가 없는 것으로 분석되었다. 최종적으로 앞선 연구들을 토대로 B. subtilis SRCM 101269 균주의 우분퇴비 생산의 산업적 활용이 가능함을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권2호
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• pp.225-236
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• 2013

Among several bacteria examined, an antibacterial-producing Lactobacillus strain with probiotic characteristics was selected and identified based on 16S rRNA gene sequencing. Subsequent purification and mode of action of the antibacterial compounds on target cells including E. coli were investigated. Maximum production of the antibacterial compound was recorded at 18 h incubation at $30^{\circ}C$. Interestingly, antibacterial activity remained unchanged after heating at $121^{\circ}C$ for 45 min, 24 h storage in temperature range of $70^{\circ}C$ to room temperature, and 15 min exposure to UV light, and it was stable in the pH of range 2-10. The active compounds were inactivated by proteolytic enzymes, indicating their proteinaceous nature, and, therefore, referred to as bacteriocin-like inhibitory substances. Isolation and partial purification of the effective agent was done by performing ammonium sulfate precipitation and gel filtration chromatography. The molecular mass of the GFC-purified active compound (~3 kDa) was determined by Tris-Tricine SDS-PAGE. To predict the mechanisms of action, transmission electron microscopy (TEM) analysis of ultrathin sections of E. coli before and after antibacterial treatment was carried out. TEM analysis of antibacterial compounds-treated E. coli demonstrated that the completely altered bacteria appear much darker compared with the less altered bacteria, suggesting a change in the cytoplasmic composition. There were also some membrane-bound convoluted structures visible within the completely altered bacteria, which could be attributed to the response of the E. coli to the treatment with the antibacterial compound. According to the in vivo experiments oral administration of L. plantarum HKN01 resulted in recovery of infected BALB/c mice with Salmonella enterica ser. Typhimurium.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권7호
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• pp.1083-1095
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• 2019

Butyrate is known to play a significant role in energy metabolism and regulating genomic activities that influence rumen nutrition utilization and function. Thus, this study investigated the effects of an isolated butyrate-producing bacteria, Clostridium saccharobutylicum, in rumen butyrate production, fermentation parameters and microbial population in Holstein-Friesian cow. An isolated butyrate-producing bacterium from the ruminal fluid of a Holstein-Friesian cow was identified and characterized as Clostridium saccharobutylicum RNAL841125 using 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analyses. The bacterium was evaluated on its effects as supplement on in vitro rumen fermentation and microbial population. Supplementation with $10^6CFU/ml$ Clostridium saccharobutylicum increased (p < 0.05) microbial crude protein, butyrate and total volatile fatty acids concentration but had no significant effect on $NH_3-N$ at 24 h incubation. Butyrate and total VFA concentrations were higher (p < 0.05) in supplementation with $10^6CFU/ml$ Clostridium saccharobutylicum compared with control, with no differences observed for total gas production, $NH_3-N$ and propionate concentration. However, as the inclusion rate (CFU/ml) of C. saccharobutylicum was increased, reduction of rumen fermentation values was observed. Furthermore, butyrate-producing bacteria and Fibrobacter succinogenes population in the rumen increased in response with supplementation of C. saccharobutylicum, while no differences in the population in total bacteria, protozoa and fungi were observed among treatments. Overall, our study suggests that supplementation with $10^6CFU/ml$ C. saccharobutylicum has the potential to improve ruminal fermentation through increased concentrations of butyrate and total volatile fatty acid, and enhanced population of butyrate-producing bacteria and cellulolytic bacteria F. succinogenes.

• Animal Bioscience
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• 제34권2호
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• pp.243-255
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• 2021

Objective: Deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEN) are mycotoxins that frequently contaminate maize and grain cereals, imposing risks to the health of both humans and animals and leading to economic losses. The gut microbiome has been shown to help combat the effects of such toxins, with certain microorganisms reported to contribute significantly to the detoxification process. Methods: We examined the cecum contents of three different dietary groups of pigs (control, as well as diets contaminated with 8 mg DON/kg feed or 0.8 mg ZEN/kg feed). Bacterial 16S rRNA gene amplicons were acquired from the cecum contents and evaluated by next-generation sequencing. Results: A total of 2,539,288 sequences were generated with ~500 nucleotide read lengths. Firmicutes, Bacteroidetes, and Proteobacteria were the dominant phyla, occupying more than 96% of all three groups. Lactobacillus, Bacteroides, Megasphaera, and Campylobacter showed potential as biomarkers for each group. Particularly, Lactobacillus and Bacteroides were more abundant in the DON and ZEN groups than in the control. Additionally, 52,414 operational taxonomic units were detected in the three groups; those of Bacteroides, Lactobacillus, Campylobacter, and Prevotella were most dominant and significantly varied between groups. Hence, contamination of feed by DON and ZEN affected the cecum microbiota, while Lactobacillus and Bacteroides were highly abundant and positively influenced the host physiology. Conclusion: Lactobacillus and Bacteroides play key roles in the process of detoxification and improving the immune response. We, therefore, believe that these results may be useful for determining whether disturbances in the intestinal microflora, such as the toxic effects of DON and ZEN, can be treated by modulating the intestinal bacterial flora.

• 생명과학회지
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• 제31권8호
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• pp.761-770
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• 2021

본 연구에서는 반응표면분석법을 이용하여 전통발효식품인 막걸리로부터 분리한 Bacillus amyloliquefaciens SRCM115785 균주에 대하여 protease 생산량을 증가시키기 위한 배지의 최적 농도를 확립하고자 하였다. 선정한 11개의 배지 성분 중 각 성분이 protease 생산에 미치는 영향에 대한 분석을 위해 Plackett-Burman design (PBD)를 설계하여 통계분석한 결과 glucose, yeast extract, beef extract를 protease 생산 향상을 위한 요인으로 최종 선별하였다. 선별된 3개의 성분에 대해 protease 생산을 위한 각 성분별 최적 농도를 결정하기 위해 central composite design (CCD)분석을 설계하여 protease 최대 생산을 위한 각 배지조성별 농도는 glucose 6.75 g/l, yeast extract 12.42 g/l, beef extract 17.48 g/l로 예측되었다. ANOVA 분석을 통해 실험모델의 적합성을 증명하였고, 설계한 최적배지에서 반복실험을 진행하여 protease 생산량을 측정한 결과 예측값과 매우 유사한 값을 나타냄을 확인하였다. 최종적으로 일반 배지에 비해 137% 환이 증가하였으며, 추가로 정량 분석 결과 기존 25.72 U/ml 대비 59.28 U/ml로 230.47% 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통해 protease 생산량 증가를 위한 배지 성분의 최적화를 확립하였고, 이를 바탕으로 산업용 효소로서 protease의 효율적인 활용방안에 대한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권9호
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• pp.1213-1227
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• 2023

Fetal growth restriction (FGR) is a prevalent obstetric condition. This study aimed to investigate the role of Toll-like receptor 9 (TLR9) in regulating the inflammatory response and gut microbiota structure in FGR. An FGR animal model was established in rats, and ODN1668 and hydroxychloroquine (HCQ) were administered. Changes in gut microbiota structure were assessed using 16S rRNA sequencing, and fecal microbiota transplantation (FMT) was conducted. HTR-8/Svneo cells were treated with ODN1668 and HCQ to evaluate cell growth. Histopathological analysis was performed, and relative factor levels were measured. The results showed that FGR rats exhibited elevated levels of TLR9 and myeloid differentiating primary response gene 88 (MyD88). In vitro experiments demonstrated that TLR9 inhibited trophoblast cell proliferation and invasion. TLR9 upregulated lipopolysaccharide (LPS), LPS-binding protein (LBP), interleukin (IL)-1β and tumor necrosis factor (TNF)-α while downregulating IL-10. TLR9 activated the TARF3-TBK1-IRF3 signaling pathway. In vivo experiments showed HCQ reduced inflammation in FGR rats, and the relative cytokine expression followed a similar trend to that observed in vitro. TLR9 stimulated neutrophil activation. HCQ in FGR rats resulted in changes in the abundance of Eubacterium_coprostanoligenes_group at the family level and the abundance of Eubacterium_coprostanoligenes_group and Bacteroides at the genus level. TLR9 and associated inflammatory factors were correlated with Bacteroides, Prevotella, Streptococcus, and Prevotellaceae_Ga6A1_group. FMT from FGR rats interfered with the therapeutic effects of HCQ. In conclusion, our findings suggest that TLR9 regulates the inflammatory response and gut microbiota structure in FGR, providing new insights into the pathogenesis of FGR and suggesting potential therapeutic interventions.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권5호
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• pp.707-713
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• 2017

전통식품에서 요구르트 제조 가능한 유산균을 선발하기 위하여 김치, 식혜 막걸리에서 분리한 유산균 50균주 중 커드 형성 능력이 있는 16균주를 선발, L. monocytogenes, S. aureus, B. cereus, E. coli, S. entritidis, V. vulnificus에 대한 항균활성과 인공 위액과 담즙액에 대한 내성이 우수한 4 균주를 선발하였다. 4균주의 환원탈지유에서 배양특성비교. 항균활성과 인공 위액과 담즙에서의 내성 등을 고려하여 KM24(구균)와 KM32(간균)을 최종 선발하여 동정한 결과 각각 Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus plantarum로 동정되었다. 요구르트 제조 중 유산균수는 KM24와 KM32균주 혼합 접종구가 가장 높았으며, 배양 48시간째 9.66 log CFU/mL을 나타내었다. pH는 배양 48시간째 각각 4.25(혼합 접종구), 3.77(대조구)을 나타내었다. 산도의 변화는 pH 변화와 유사하여, 배양 72 시간 후 KM32 단독 접종구를 제외하고 0.88-1.24%의 범위를 나타내었다. 혼합 접종구와 대조구의 총 폴리페놀함량은 각각 38.45와 $38.86{\mu}g/mL$이었다. DPPH 라디칼 소거능은 KM24 접종구가 가장 높은 52.54%로, 혼합 접종구(48.57%)와 대조구(48.22%)에 비해 항산화활성이 우수하였다. 혼합 접종구의 경우 $4^{\circ}C$에서 10일간 저장 중 가장 높은 유산균수를 유지하였으며, 저장 10일째 9.28 log CFU/mL이었다. pH는 KM32 접종구를 제외하고 저장기간 동안 저장 초기와 유사하였으며, 산도는 저장 5일까지는 다소 증가하다가 그 이후 감소하였다. 혼합 접종구는 대조구에 비해 유산균수는 높았으나 pH는 높고, 산도는 낮은 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 미루어 보아 분리균주인 KM24와 KM32은 요구르트 제조 시 복합 starter로 사용이 가능할 것으로 판단되었다.

• 생명과학회지
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• 제32권11호
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• pp.872-881
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• 2022

본 연구에서는 토양으로부터 분리한 Indole-3-acetic acid (IAA) 고생산 균주인 Pantoea agglomerans SRCM 119864의 IAA 생산량을 증가시키기 위해 반응표면분석법을 활용하여 배지 조성 최적화를 수행하였다. Plackett-Burman design (PBD)을 이용하여 전구체인 L-tryptophan 이외의 IAA 생산에 영향을 주는 배지 성분 11개의 영향을 조사하였으며, 통계학적 분석을 통해 IAA 최적생산을 위한 배지 인자로 sucrose, tryptone, sodium chloride를 선정하였다. PBD에서 선정된 3가지 인자와 L-tryptophan의 농도 최적화를 수행하기 위해 적은 실험수로도 최적값을 분석할 수 있는 hybrid design을 설계하였다. 실험 모형에서 예측한 P. agglomer- ans SRCM 119864 균주의 IAA 최적 생산을 위한 배지 조성과 농도는 sucrose 13.38 g/l, tryptone 18.34 g/l, sodium chloride 9.71 g/l, L-tryptophan 6.25 g/l로 분석되었으며, 이때의 IAA 생산량은 64.34 ±1.07 mg/l로 예측되었다. ANOVA 분석을 통하여 실험 모형의 통계학적 유의성과 적합성을 검증하였으며, 설계한 최적 조성배지에서 모델 검증실험을 수행하여 IAA 생산량을 측정한 결과, 예측된 IAA 생산량과 매우 유사함을 확인하였으며, 최종 최적화 수행을 통해 IAA 생산량을 기본 배지 대비 44.56% 증가시켰다. 본 연구를 통하여 토양에서 IAA를 고생산하는 균주를 선별하여 배지 조성 최적화를 수행하였으며, 이를 바탕으로 지속가능한 농업 및 작물 생산량 증대를 위한 산업화 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.