Lee, Mee Youn;Kim, Hyang Yeon;Lee, Sarah;Kim, Jeong-Gu;Suh, Joo-Won;Lee, Choong Hwan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권8호
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pp.1265-1274
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2015
Secondary metabolite-based chemotaxonomic classification of Streptomyces (8 species, 14 strains) was performed using ultraperformance liquid chromatography-quadrupole-time-offlight-mass spectrometry with multivariate statistical analysis. Most strains were generally well separated by grouping under each species. In particular, S. rimosus was discriminated from the remaining sevens pecies (S. coelicolor, S. griseus, S. indigoferus, S. peucetius, S. rubrolavendulae, S. scabiei, and S. virginiae) in partial least squares discriminant analysis, and oxytetracycline and rimocidin were identified as S. rimosus-specific metabolites. S. rimosus also showed high antibacterial activity against Xanthomonas oryzae pv. oryzae, the pathogen responsible for rice bacterial blight. This study demonstrated that metabolite-based chemotaxonomic classification is an effective tool for distinguishing Streptomyces spp. and for determining their species-specific metabolites.
Rui Jiang;Soohyun Um;Hyeongju Jeong;Jeongwon Seo;Min Huh;Young Ran Kim;yuho Moon
Natural Product Sciences
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제29권2호
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pp.59-66
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2023
The anti-melanogenic activity of 259 actinomycete strains was tested, and based on the results for the inhibition of mushroom tyrosinase activity and the reduction in melanin content, Micromonospora sp. JCS1 and JCS7 were selected as the strains with the highest anti-melanogenic potential. The activity-guided fractionation of extracts from JCS1 and JCS7 led to the isolation of the dipeptides cyclo(ʟ-Phenyl alanine (Phe)-ʟ-Proline (Pro)) (1) and cyclo(ʟ-Tryptophan (Trp)-ʟ-Proline (Pro)) (2). These two compounds were tested for their inhibition of mushroom tyrosinase by monitoring ʟ-DOPA levels and melanin production. Cyclo(ʟ-Phe-ʟ-Pro) (1) and cyclo(ʟ-Trp-ʟ-Pro) (2) were thus confirmed to have the potential for use in functional whitening cosmetics containing actinomycete-derived secondary metabolites.
Kim, Byeollee;Han, So-Ra;Lamichhane, Janardan;Park, Hyun;Oh, Tae-Jin
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제29권7호
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pp.1144-1154
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2019
There have been several studies regarding lichen-associated bacteria obtained from diverse environments. Our screening process identified 49 bacterial species in two lichens from the Himalayas: 17 species of Actinobacteria, 19 species of Firmicutes, and 13 species of Proteobacteria. We discovered five types of strong antimicrobial agent-producing bacteria. Although some strains exhibited weak antimicrobial activity, NP088, NP131, NP132, NP134, and NP160 exhibited strong antimicrobial activity against all multidrug-resistant strains. Polyketide synthase (PKS) fingerprinting revealed results for 69 of 148 strains; these had similar genes, such as fatty acid-related PKS, adenylation domain genes, PfaA, and PksD. Although the association between antimicrobial activity and the PKS fingerprinting results is poorly resolved, NP160 had six types of PKS fingerprinting genes, as well as strong antimicrobial activity. Therefore, we sequenced the draft genome of strain NP160, and predicted its secondary metabolism using antiSMASH version 4.2. NP160 had 46 clusters and was predicted to produce similar secondary metabolites with similarities of 5-100%. Although NP160 had 100% similarity with the alkylresorcinol biosynthetic gene cluster, our results showed low similarity with existing members of this biosynthetic gene cluster, and most have not yet been revealed. In conclusion, we expect that lichen-associated bacteria from the Himalayas can produce new secondary metabolites, and we found several secondary metabolite-related biosynthetic gene clusters to support this hypothesis.
Rice blast caused by Magnaporthe oryzae is a major disease. In the present study, we aimed to identify and evaluate the novel bacterial isolates from rice rhizosphere for biocontrol of M. oryzae pathogen. Sixty bacterial strains from the rice plant's rhizosphere were tested for their biocontrol activity against M. oryzae under in vitro and in vivo. Among them, B. amyloliquefaciens had significant high activity against the pathogen. The least disease severity and highest germination were recorded in seeds treated with B. amyloliquefaciens UASBR9 (0.96 and 98.00%) compared to untreated control (3.43 and 95.00%, respectively) under in vivo condition. These isolates had high activity of enzymes in relation to growth promoting activity upon challenge inoculation of the pathogen. The potential strains were identified based on 16S rRNA gene sequencing and dominance of these particular genes were associated in Bacillus strains. These strains were also confirmed for the presence of antimicrobial peptide biosynthetic genes viz., srfAA (surfactin), fenD (fengycin), spaS (subtilin), and ituC (iturin) related to secondary metabolite production (e.g., AMPs). Overall, the results suggested that application of potential bacterial strains like B. amyloliquefaciens UASBR9 not only helps in control of the biological suppression of one of the most devastating rice pathogens, M. grisea but also increases plant growth along with a reduction in application of toxic chemical pesticides.
Soil is the major source of plant-associated microbes. Several fungal and bacterial species live within plant tissues. Actinomycetes are well known for producing a variety of antibiotics, and they contribute to improving plant health. In our previous report, Streptomyces globisporus SP6C4 colonized plant tissues and was able to move to other tissues from the initially colonized ones. This strain has excellent antifungal and antibacterial activities and provides a suppressive effect upon various plant diseases. Here, we report the genome-wide analysis of antibiotic producing genes in S. globisporus SP6C4. A total of 15 secondary metabolite biosynthetic gene clusters were predicted using antiSMASH. We used the CRISPR/Cas9 mutagenesis system, and each biosynthetic gene was predicted via protein basic local alignment search tool (BLAST) and rapid annotation using subsystems technology (RAST) server. Three gene clusters were shown to exhibit antifungal or antibacterial activity, viz. cluster 16 (lasso peptide), cluster 17 (thiopeptide-lantipeptide), and cluster 20 (lantipeptide). The results of the current study showed that SP6C4 has a variety of antimicrobial activities, and this strain is beneficial in agriculture.
Plant growth promoting (PGP) hormones, which are produced in a small quantity by bacteria, affect in plant growth and development. PGPs play an important role on the crop productivity in agricultural field. In this study, a photosynthetic bacterial strain producing the PGP was isolated from paddy soil. Bacterial isolate was gram negative, rod-shaped and motility positive. From the 16s rRNA gene sequence analysis, the isolate was identified as Rhodobacter capsulatus PS-2. The mass cultivation of R. capsulatus PS-2 was optimized by considering of the carbon, nitrogen and inorganic salt sources. Optimal medium composition was determined as Na-succinate 4.5 g, yeast extract 5 g, $K_2HPO_4$ 1 g, $MgSO_4$ 5 g, per liter. From the result of 500 L fermentation for 2 days using the optimal medium, the viable cells were $8.7{\times}10^9cfu/mL$. R. capsulatus PS-2 strain produced the carotenoid and indole-3-acetic acid (IAA). The carotenoid extraction and quantitative analysis were performed by HCl-assisting method. Total carotenoid contents from R. capsulatus PS-2 culture broth were measured as $7.02{\pm}0.04$ and $6.93{\pm}0.05mg/L$ under photoheterotrophic and chemoheterotrophic conditions, respectively. To measure the productivity of IAA, colorimetric method was employed using Salkowski reagent at optical density 535 nm. The results showed that the highest content of IAA was $197.44{\pm}5.92mg/L$ in the optimal medium supplemented with 0.3% tryptophan.
개똥쑥은 말라리아 등 다양한 질병의 치료물질인 artemisinin 제공하나, 식물체 내 농도가 낮고, 생산이 불안정하여 국제적 수요에 대응하지 못하고 있다. 재배환경을 인공적으로 제어하는 식물공장 시스템은 계절이나 장소에 제한 없이 약용식물의 공장식 생산체계가 가능하다(Kim 2010). 본 연구에서는 식물공장에서 개똥쑥의 artemisinin의 대량생산이 가능한 최적의 조건을 찾기 위하여 파종부터 수확까지 적색광(R)과 청색광(B)을 혼합한 3종류의 LED (R : B = 6 : 4, 7 : 3, 8 : 2)에서 생장 및 물질생산에 적합한 광조건을 탐색하였다. 개똥쑥의 수확 전, 1,395 ㎼/cm2의 UV-B, 4℃의 저온, 그리고 건조 처리로 식물에 hormesis를 유도하여 artemisinin의 생산 증가를 확인하였다. Artemisinin 생합성에 관여하는 효소들 중에서 ADS, CYP, ALDH1의 발현량을 qPCR로 측정하였고, artemisinin 정량을 통해 전사체와 대사물질의 연관성을 확인하고, artemisinin 생산에 적합한 재배 광조건과 hormesis 처리 조건을 탐색하였다. 3종의 LED 비율 중 8 : 2에서 높은 생체중 및 건물중을 생산했으며, hormesis를 유도하기 위한 3종의 물리 처리에서 이를 통해 7 : 3 식물을 수확전 6시간 건조처리했을 때 artemisinin 함량이 약 2배 증가하였다.
오늘날 해양생물로부터 얻어진 미생물유래의 이차대사물질은 구조적, 생물학적으로 새로운 화합물의 주요한 자원이다. 그 중에서 해면동물과 미생물 관계는 생리활성 물질을 탐색하는데 가장 흥미있는 자원 중 하나로서 주목받아 왔다. 본 연구에서는 서해안 조간대에서 채집된 주황해변해면(Hymeniacidon sinapium)으로부터 분리된 세균 균주(Microbulbifer sp., 127CP-12)를 검토하였다. 배양된 세균은 자주색 색소를 생산하였으며, 색소생산의 최적 배양조건을 조사하였다. 최대 색소생산을 위한 미생물 배양조건은 $25^{\circ}C$, pH 6.0, 3% NaCl임을 알 수 있었다. 추출용매는 에탄올과 메탄올에 비해 아세톤이 더 적절한 것으로 나타났다. 추출된 색소의 주요성분은 HLPC, NMR, MS, 그리고 UV 스펙트럼의 구조 분석을 통해 유용한 생리활성물질인 비올라세인으로 밝혀졌다. 본 연구는 해양미생물이 관여한 대사물질로부터 생리활성물질을 조사하는 연구기법을 서술함과 동시에 오늘날 변화하는 해양환경에서 해면동물과 미생물 관계의 생태학적 의의를 제시하고 있다.
효소 억제제는 인체 내 다양한 대사과정을 조절하는 단백질에 속하는 효소의 작용을 억제하여 특정 질병이나 상태를 치료하는 데 도움을 준다. 퀘르세틴은 폴리페놀 계열에 속하는 플라보노이드의 일종으로 식물에서 발견되는 이차 대사산물이다. 이러한 퀘르세틴은 구조적 이점을 바탕으로 효소의 활성부위에 결합하여 α-glucosidase, acetylcholinesterase, bacterial neuraminidase, xanthine oxidase에 대한 억제 활성을 갖는 것으로 보고된다. 또한, 퀘르세틴은 glycosylation, methoxylation, alkylation 등을 통해 특징적인 치환기를 가질 수 있으며 이러한 천연 퀘르세틴 유도체는 효소 활성 부위의 촉매 잔기와 특이적인 결합 패턴을 나타내어 더욱 우수한 효소저해활성을 가질 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 퀘르세틴 및 그 유도체의 특징적인 구조에 대해 알아보고 이들의 효소저해활성을 통해 유도체별 다양한 질병을 목표로 하는 효과적인 효소 저해제 개발에 유망한 후보가 될 수 있음을 시사한다.
효모의 생육을 억제하는 세균을 배추의 근권 토양에서 분리하였다. API 20NE test와 16S rRNA 유전자 염기서열 분석 결과 Pseudomonas fluorescens BB2로 동정되었다. P. fluorescens BB2 균주는 3%의 glucose가 포함된 YM 배지에서 $20^{\circ}C$로 배양하였을 때 효모에 대한 항생물질을 2차 대사산물로서 효과적으로 생산하였다. BB2 균주의 단백질성 항생물질은 ammonium sulfate에 의한 침전과 N-butanol 추출에 의해 농축되었으며, 효모의 생육을 억제하는데 Candida albicans KCTC 7965에 대한 minimal inhibitory concentration은 $10{\mu}g/ml$이었고, $80{\mu}g/ml$ 농도에서는 완전히 억제하였다. N-butanol 추출에 의한 친수성 분획은 Bacillus cereus ATCC 21366의 생육을 억제하였으며, chrome azurol S 평판배지에서 주황색 halo를 생성하므로 철과 결합하는 siderophore를 포함한다. 세포막을 통한 crystal violet의 흡수를 조사한 결과 효모 C. albicans에 대한 소수성 항생물질 $60{\mu}g/ml$의 농도에서는 대조군에 비해 막 투과성이 약 9% 증가하였다. P. fluorescens BB2 균주가 생산하는 항생물질은 효모 Candida의 생육을 억제하는 antimicrobial peptide의 일종으로 보이며, 이는 Pseudomonas 속에서는 처음으로 보고되는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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