• 제목/요약/키워드: Biological Synthesis

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탄소중립 메탄 생산을 위한 열화학적 이산화탄소 메탄화 공정의 단열 반응기 성능 분석 (Performance Analysis of Adiabatic Reactor in Thermochemical Carbon Dioxide Methanation Process for Carbon Neutral Methane Production)

  • 김진우;유영돈;서민혜;백종민;김수현
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제34권3호
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    • pp.316-326
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    • 2023
  • Development of carbon-neutral fuel production technologies to solve climate change issues is progressing worldwide. Among them, methane can be produced through the synthesis of hydrogen produced by renewable energy and carbon dioxide captured through a CO2 methanation reaction, and the fuel produced in this way is called synthetic methane or e-methane. The CO2 methanation reaction can be conducted via biological or thermochemical methods. In this study, a 30 Nm3/h thermochemical CO2 methanation process consisting of an isothermal reactor and an adiabatic reactor was used. The CO2 conversion rate and methane concentration according to the temperature measurement results at the center and outside of the adiabatic reactor were analyzed. The gas flow into the adiabatic reactor was found to reach equilibrium after about 1.10 seconds or more by evaluating the residence time. Furthermore, experimental and analysis results were compared to evaluate performance of the reactor.

PCR 전처리 효율 향상을 위한 PEO 제어 실리카 나노섬유 제작 (Improvement of PCR Preprocessing Efficiency through PEO-controlled Synthesis of Silica Nanofibers)

  • 이승민;최현호;이광호
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.465-475
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    • 2023
  • In this study, we demonstrated a silica nanofibrous membrane based on the electrospinning process and evaluated its DNA isolation and purification performance in PCR pretreatment. Generally, silica membranes made of non-woven fabric are used for PCR pretreatment, but this study aimed to improve the efficiency of the pretreatment process by developing a nanofiber-type silica membrane with high specific surface area and porosity. In order to manufacture a nanofiber-shaped silica film while maintaining the original physical properties of silica, nanofiber membranes produced by adding various concentrations of PEO (5 wt%, 8 wt%, and 10 wt%) to silica prepared by the sol-gel method were compared. In terms of nanofiber membrane production, the higher the PEO concentration, the more effective it was in producing nanofiber membranes. The produced silica nanofiber membrane was inserted to a pretreatment device used in commercial PCR equipment, and the pretreatment performance was compared and verified using Salmonella bacteria. When Salmonella was used, samples containing 5 wt% PEO showed superior PCR efficiency compared to samples containing 8 wt% and 10 wt% PEO. These results show that adding 5 wt% of PEO can effectively improve DNA purification and separation by producing a nanofiber-shaped silica film while maintaining the physical properties of silica. We expect that this study will contribute to the development of effective PCR pretreatment technology essential for various molecular biology applications.

액체 이산화탄소 이용한 Monasil PCA 추출에 대한 연구 (A Study on the Extraction of Monasil PCA using Liquid CO2)

  • 조동우;오경실;배원;김화용;이갑수
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권4호
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    • pp.684-689
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    • 2012
  • Poly(acrylic acid) (PAA) 구형 입자는 바이오 분야의 소재에서부터 전자 재료에 이르기까지 다양한 분야에 사용되는 고분자 물질이다. 이를 생산하기 위해서는, 분산제(surfactant)를 이용한 중합 방법으로 합성을 한 후, 사용한 분산제를 제거하기 위한 별도의 Purification 과정을 거치게 된다. 일반 유기 용매를 사용하면 막대한 폐수 발생, 별도의 분리 공정 추가, 잔류 용매의 가능성 등의 문제점이 발생한다. 이에 이러한 문제를 해결하고자, 액체 이산화탄소를 용매로 하여, high-pressure Soxhlet extraction 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 compressed liquid dimethyl ether (DME) 상에서 PAA 분산 중합에 사용된 pyrrolidene carboxylic acid-g-poly (siloxane) 계열의 분산제, Monasil PCA 제거하는 연구를 진행하였다. 추출된 PAA 입자의 모양은 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)으로 확인을 하였고, Monasil PCA의 농도는 Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer (ICP-OES)로 분석하였다. 용매의 효과를 비교하기 위해서, 액체 이산화탄소와 n-hexane과 liquid DME를 대상으로 추출 실험을 하였다. 그 결과 n-hexane의 경우 일부 정제된 PAA 구형 입자를 얻을 수 있었지만, 일부는 n-hexane 증기의 높은 열에 의해서 변형된 형태의 입자를 얻었다. Liquid DME의 경우엔, 추출이 잘 되지 않았다. 액체 $CO_2$를 이용하는 경우에 구형의 형태는 유지하면서 분산제가 제거된 입자를 얻을 수 있었다. 그리고 최적 운전 조건을 알기 위해서 8시간 동안 재비기와 응축기의 온도를 달리하면서 실험을 실시하였다. 그 결과 추출기의 온도가 $19.6{\pm}0.2^{\circ}C$, 압력이 $51.5{\pm}0.5$ bar일 때, 가장 좋은 제거 효율을 보였다.

N1,N2-bis(3-((3-hydroxynaphthalen-2-yl)methylene-amino)propyl)phthalamide의 크롬(III), 망간(II), 철(III), 코발트(II), 니켈(II), 구리(II), 루테늄(III) 및 산화 지르코늄(II) 착물에 대한 합성과 분광학 및 생물학적 연구 (Synthesis, Spectroscopic, and Biological Studies of Chromium(III), Manganese(II), Iron(III), Cobalt(II), Nickel(II), Copper(II), Ruthenium(III), and Zirconyl(II) Complexes of N1,N2-Bis(3-((3-hydroxynaphthalen-2-yl)methylene-amino)propyl)phthalamide)

  • Al-Hakimi, Ahmed N.;Shakdofa, Mohamad M.E.;El-Seidy, Ahemd M.A.;El-Tabl, Abdou S.
    • 대한화학회지
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    • 제55권3호
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    • pp.418-429
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    • 2011
  • [ $N^1,N^2$ ]bis(3-((3-hydroxynaphthalen-2-yl)methylene-amino)propyl)phthalamide ($H_4L$, 1) 의 새로운 크롬(III), 망간(II), 철(III), 코발트(II), 니켈(II), 구리(II), 루테늄(III) 및 산화 지르코늄(II) 착물을 합성하여 원소분석, 물리적 성질 및 분광학적으로 특성을 규명하였다. 분광학적 결과를 통해 이 리간드는 $[H_4LMX_2(H_2O)]{\cdot}nH_2O$ (M = Cu(II), Ni(II), Co(II), X = Cl 또는 $NO_3$)의 일반식을 갖는 착물2-5에서는 중성의 삼배위 리간드로 행동한다. 또는 $[H_4L(ZrO)_2Cl_2]{\cdot}8H_2O$ 의 일반식을 갖는 착물 6-9 에서는 이염기성 육배위 리간드로 행동한다. DMF 용액에서의 몰전기전도도 실험결과 이들 착물은 비이온성을 나타낸다. 고체 구리착물 2, 5 및 6 의 ESR 스펙트럼에서 $g_{\parallel}$ >g> $g_e$을 보이는데, 이는 일그러진 팔면체구조와 큰 공유결합성을 갖는 $d{_x}^2{_{-y}}^2$ 오비탈에 비공유 전자쌍이 존재함을 의미한다. 이합체 구리(II) 착물 $[H_2LCu_2Cl_2(H_2O)_4]{\cdot}3H_2O$ (6)에 대해 두 구리원자 사이의 거리를 ESR 스펙트럼으로부터 추정한 parallel component 의 field zero splitting 파라메타를 이용하여 계산하였다. 이들 화합물의 항박테리아 및 항균 활성도를 측정한 결과, 몇가지 금속 착물의 경우 표준시약인 tetracycline (박테리아) 및 Amphotricene B (균류)보다 더 큰 저해효과를 보였다.

BHC 이성질체(異性質體)의 활용(活用)에 관(關)한 연구(硏究) -제초제(除草劑)로서 3-(2,4,5-trichlorophenyl)-1- methyl urea의 합성(合成)- (On the Utilization of Inactive BHC isomers -Synthesis of 3-(2,4,5-trichlorophenyl)-1-methyl urea as a herbicide-)

  • 이규승;박창규
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제22권2호
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    • pp.109-122
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    • 1979
  • 잔류성(殘留性) 살충제(殺忠劑)인 BHC의 합리적(合理的) 사용방법(使用方法)을 찾기 위하여 용매추출법(溶媒抽出法)에 의한 ${\gamma}$-isomer를 분리(分離) 및 농축(濃縮)하였다. 그리고 불활성(不活性) 이성질체(異性質體)로 부터 1,2,4-trichlorobenzene, 2,4,5-trichloronitrobenzene, 2,4,5-trichloroaniline을 거쳐 3-(2,4,5-trichlorophenyl)-1-methyl urea를 합성(合成)하였으며 몇가지 작물(作物)에 대한 발아(發芽) 및 생육억제효과(生育抑制效果)를 조사하였다. 실험결과(實驗結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. methanol-물 용매계(溶媒系)에서 BHC 원제(原劑)를 재결정(再結晶)하였고, ${\gamma}$-이성질체의 회수율(回收率) 95%에서 ${\gamma}$-이성질체의 조성(組成)이 49.5%로 강화(强化)된 BHC 결정(結晶)을 얻었다. 2. BHC 원제(原劑)를 85%의 methanol성(性) 수용액(水溶液)으로 추출(抽出)한 다음, chloroform이 분배(分配)시켜 재결정시켰을 때는 ${\gamma}$-이성질체의 회수율 90.5%에서 ${\gamma}$-이성질체의 조성(組成)이 89.6%로 농축된 BHC 결정을 얻을수 있었다. 3. BHC 원제로 부터 1,2,4-trichlorobenzene의 합성시(合成時), 합성수율(合成收率)은 alkali 농도(溫度)에 크게 좌우되며, 사용(使用)된 alkali의 종류에도 다소 영향을 받는다. 4. BHC 원제의 alkali 가수분해시(加水分解時) 계면활성제(界面活性劑)의 첨가(添加)는 1,2,4-trichlorobenzene의 수율(收率)을 높혔다. 특히 사급(四級)암모늄염은 1,2,4-trichlorobenzene의 수량(收量)을 크게 증가(增加)시켰다. 5. 1,2,4-trichlorobenzene으로 부터 2,4,5-trichloronitrobenzene의 합성시(合成時) nitro 화시약(化試藥)으로서 $HNO_3-H_2SO_4$를 사용하였을때 94.4%라는 높은 수율(收率)을 보였다. 6. 2,4,5-trichloronitrobenzene을 철(鐵)과 염산(鹽酸)으로 환원(還元)시켰을때, 생성(生成)된 2,4,5-trichloroaniline의 수율(收率)은 91.4%이였다. 7. BHC 원제(原劑)를 기준(基準)으로한 3-(2,4,5-trichlorophenyl)-1-methyl urea의 전수율(全收率)은 60.8%이었다. 8. 6종(種)의 작물에 대한 3-(2,4,5-trichlorophenot)-1-methyl urea의 발아(發芽) 및 생육억제효과(生育抑制效果)는 대조(對照)로 사용한 urea계(系) 제초제(除草劑)인 linuron, diuron 보다 강(强)하였으며, 또 본(本) 화합물(化合物)에 대한 감수성(感受性)은 작물의 종류(種類)와 부위(部位)에 따라 차이(差異)가 있었다.

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쥐의 급식회수(給食回數)와 체지방과잉합성(體脂肪過剩合成) (Frequency of Meals and Hyperlipogenesis of Rat)

  • 한인규
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제7권
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    • pp.21-27
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    • 1966
  • (1) 급식회수(給食回數)가 각종(各種) 영양소(營養素)의 대사과정(代謝過程)에 미치는 영향을 연구(硏究)하기 위하여 30 마리의 생후(生後) 80 일(日)이된 쥐(체중(體重) 290 gm)와 32 마리의 40 일(日)이된 쥐(체중(體重) 180 gm)로서 34 일간(日間) 실험(實驗)하였다. (2) 자유채식구(自由採食區)(1 일(日) $10{\sim}15$ 회채식(回採食))와 1 일(日) 2회급식구(回給食區)의 쥐를 pair feeding 시켰으며 양구(兩區)의 채식량(採食量)이 같도록 엄밀히 조절(調節)하였다. (3) 양구(兩區)보다 체중증가율(體重增加率)이 유사(類似)하였으나 1 일(日) 2회채식구(回採食區)가 지방(脂肪) Energy의 증가율(增加率)이 자유채식구(自由採食區)보다 현저히 높았으나 단백질(蛋白質)의 함량(含量)은 자유채식구(自由採食區)가 높았으며 광물질(鑛物質)의 함량(含量)은 양구(兩區)보다 유사(類似)하였다. (4) 1 일(日) 2회급식(回給食)하는 경우 탄수화물대사과정(炭水化物代謝過程)의 변화(變化)를 초래 하였다. 즉(卽) 이구(區)의 G-6-P dehydrogenase의 활성(活性)이 2배(倍)나 더 높은 것으로 보아 정상적(正常的)인 Glycolysis에서 HMPS로 전변(轉變)되었음이 판명(判明)되었고, 따라서 NADPH의 생산(生産)이 촉진(促進)되었고 또한 지방산(脂肪酸)의 합성(合成)이 촉진(促進)되었다. (5) 채식회수(採食回數)는 단백질(蛋白質)의 이용(利用) 및 대사(代謝)에도 영향을 주는바 1 일(日) 2회급식구(回給食區)는 체내단백질(體內蛋白質) 합성율(合成率)이 낮고 반면(反面)에 뇨(尿)로 유실(流失)되는 질소(窒素)의 량(量)은 많음이 밝혀졌다. deamination이 되고 또는 carbon skeletal은 지방합성전구물(脂肪合成前軀物)로 쓰이는듯 하다. (6) 채식회수(採食回數)는 내분비(內分泌)를 촉진 또는 억제하는바 1 일(日) 2회급식구(回給食區)의 경우 insulin의 분비(分泌)를 촉진하나 Thyroidal Hormone의 분비(分泌)를 억제하는듯 하다. 따라서 이구(區)의 Heat production이 자유채식구(自由採食區)보다 낮으며 더 많은 energy가 지방합성(脂肪合成)에 쓰여질 수 있게 되는듯 하다.

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Giberellic acid와 Abscisic acid가 대맥종자(大麥種子) 및 초엽(?葉)에서 핵산합성(核酸合成)에 미치는 영향(影響) (The Effect of Gibberellic and Abscisic Acids on The Synthesis of Ribonucleic Acid in Seeds and Coleoptiles of Barley)

  • 서용택
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제21권2호
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    • pp.84-102
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    • 1978
  • 대맥(大麥) 무배아반편종자(無胚芽半片種子)에 $10{\mu}M$ GA를 처리(處理)하여 배양(培養) 10시간(時間)에 배지(培地)에서 ABA의 농도(濃度)가 각각(各各) $0.1{\mu}M,\;5{\mu}M$$10{\mu}M$이 되도록 ABA 용액(溶液)을 첨가하여 ${\alpha}-amylase$ 생성(生成)의 소장(消長)을 그리고 $10{\mu}M$ GA와 $10{\mu}M$ ABA 혼합액(混合液) 처리(處理)하여 10시간(時間) 배양(培養) 후(後) 핵산(核酸)의 거동을 $10{\mu}M$ GA처리구(處理區)의 그것과 비교(比較)하였다. 대맥(大麥) 초엽(?葉)에 $10{\mu}M$ GA와 $10{\mu}M$ ABA를 처리(處理)하여 초엽의 생육(生育), chlorophyll, RNase의 활성(活性), 단백질(蛋白質) 및 총(繼) RNA 함량(含量)의 소장(消長)을 처리구(處理區)의 그들과 비교(比較)하였고 이들 hormone 처리(處理) 20시간(時間) 배양후(培養後) 핵산(核酸)의 거동 및 polysome과 menosome의 상대적(相對的) 분포(分布)를 조사(調査)하여 몇 가지 결론(結論)을 얻었으며 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1) GA 처리(處理)에 의(依)한 총(總) ${\alpha}-amylase$의 생성(生成)은 시간(時間)의 경과(經過)에 따라 직선적(直線的)으로 증가(增加)하였으며 ${\alpha}-amylase$의 분비(分泌)는 배양(培養) 18시간(時間)부터 활발(活潑)하였다. 2) $0.1{\mu}M$ ABA 첨가는 ${\alpha}-amylase$의 생성(生成)을 부분적(部分的)으로 저해(沮害)시켰으나 $5{\mu}M$$10{\mu}M$ ABA 첨가는 다같이 첨가 4시간(時間) 후(後)에 완전(完全)히 ${\alpha}-amylase$의 생성(生成)을 저해(沮害)시켰으며, 배양과정중(培養過程中) $5{\mu}M$ ABA 첨가는 GA의 농도(濃度)에 관계(關係)없이 완전(完全)히 ${\alpha}-amylase$의 생성(生成)을 저해(沮害)시켰다. 3) ABA는 무배아반편종자(無胚芽半片種子)에서 ${\alpha}-amylase$의 분비(分泌)에 별(別) 영향(影響)을 주지 않았다. 4) 무배아반편종자(無胚芽半片種子)에서 GA 단독(單獨) 처리구(處理區)와 GA-ABA 처리구간(處理區間)에 핵산(核酸)의 분획(分劃)에서 별(別) 이(異)가 없었다. 5) 초엽에서 GA의 처리(處理)는 r-RNA 획분(劃分)을 증가(增加)시킨 반면(反面) ABA 처리(處理)는 r-RNA 획분(劃分)을 감소(減少)시킴과 동시(同時)에 s-RNA 획분(劃分)을 증가(增加)시켰는권(權) 이는 이들 hormone이 RNase의 활성(活性)에 상이(相異)한 영향(影響)을 준 것으로 보였다. 6) 초엽에서 ABA 처리(處理)는 RNA-DNA 획분(劃分)의 성분비(成分比)를 감소(減少)시켰다. 7) 초엽에서 GA 처리(處理)는 RNase의 활성(活性)을 감소(減少)시켰으나 ABA 처리(處理)는 이의 활성(活性)을 증대(增大)시켰다. 8) 초엽에서 GA 처리(處理)는 총(總) RNA에 큰 영향(影響)을 주지 않았으나 ABA 처리(處理)는 이를 현저히 감소(減少)시켰다. 9) 초엽에 있어서 GA 처리(處理)는 초엽의 생장(生長) 및 chlorophyll 함량(含量)을 증가(增加)시켰으나 ABA 처리(處理)는 이들을 감소(減少)시켰다. 10) 초엽에서 GA 처리(處理)는 단백질(蛋白質) 및 polysome의 형성(形成)을 촉진(促進)시켰으나 ABA 처리(處理)는 이들을 감소(減少)시켰다. 11) ABA 처리(處理)는 polysome의 형성(形成)이 저해(沮害)되는 까닭은 ABA가 r-RNA의 합성(合成)을 저해(沮害)하는 것으로 보였다.

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달맞이순과 다래순 에탄올 추출물의 in vitro 항산화효과 및 항염증효과 (In vitro Antioxidant and Anti-inflammatory Effects of Ethanol Extracts from Sprout of Evening Primrose (Oenothera laciniata) and Gooseberry (Actinidia arguta))

  • 곽충실;이지연
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.207-215
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    • 2014
  • 예로부터 봄에 채취하여 즐겨 섭취하던 달맞이순과 다래순을 전라북도 진안지역에서 건나물 상품으로 구입하여 항산화효과 및 항염증효과를 측정하였다. 달맞이순과 다래순의 총 폴리페놀 함량은 각각 60.4와 33.0 mg tannin acid/g dry wt였으며, 플라보노이드 함량은 각각 31.9와 29.3 mg rutin/g dry wt였다. 항산화효과의 지표로 에탄올 추출 시료의 DPPH 라디칼 소거능과 환원력을 측정한 결과 달맞이순과 다래순의 DPPH 라디칼에 대한 $IC_{50}$은 각각 58.2와 $122.1{\mu}g/mL$였고, 환원력은 $500{\mu}g/mL$의 처리농도에서 각각 52.1과 45.3 ascorbate eq./mL로 2 시료 모두 우수하였지만 상대적으로 달맞이순이 더 우수하였다. 한편 항염증 효과의 지표로 5-LOX와 COX-2 활성에 대한 억제율을 측정하였는데 달맞이순과 다래순 에탄올 추출 시료 $250{\mu}g/mL$ 처리 시 5-LOX 활성 억제율은 각각 29.5%와 11.5%였으며, COX-2 활성 억제율은 각각 79.5%와 39.1%로 달맞이순이 더 우수하였다. 이어서 달맞이순의 항염증효과의 기전을 살펴보기 위하여 에탄올 추출 시료를 세포 독성이 없는 농도 범위에서 RAW 264.7 대식세포에 처리하고 LPS($1{\mu}g/mL$)로 염증반응을 유도한 결과, 처리농도가 높아질수록 NO, PGE2, IL-6 생성량은 점차 감소하였지만 TNF-${\alpha}$의 생성량은 변화가 없었다. 본 실험 결과 달맞이순과 다래순은 나물류 중에서 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 비교적 높은 편으로 항산화효과가 우수하였으며 특히 달맞이순은 항염증효과도 매우 우수한 것으로 나타났다. 따라서 달맞이순의 항염증효과 및 활성 유효성분 분석 등의 심도 있는 후속연구와 함께 다양한 섭취방안을 강구함으로써 중노년기에 증가하기 쉬운 산화적 스트레스와 만성적 염증반응을 억제하여 만성질환을 예방하는 데 기여할 수 있기를 기대한다.

체내 안정형 HSV1-tk (Herpes Simplex Virus Type-1 Thymidine Kinase) 영상용 IVDU 유도체의 합성 (The Synthesis of the Stable IVDU Derivative for Imaging HSV-1 TK Expression)

  • 김은정;최태현;안순혁;김병수;박현;천기정;이학준;안광일
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제43권5호
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    • pp.478-486
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    • 2009
  • 목적: 화합물이 가지는 항바이러스 및 항암 작용으로 인하여 5-iododeoxyuridine 유도체들에 관한 연구는 매우 광범위하게 이루어져왔다. 방사 요오드가 치환된 이들 화합물에 대한 연구의 주요 목표는 체내 및 체외 평가 시 효과적 일뿐만 아니라, 보다 안정한 화합물을 개발하는 것이다. 본 연구를 통해, 다양한 방사성의약품의 중간체로도 이용되어질 수 있는 carbocyclic radioiododeoxyuridineanalogue (ddIVDU)를 합성하여 생물학적 평가를 수행하고자 하였다. 대상 및 방법: 목표 화합물의 합성은 Pd(0)-촉매 결합 반응, LAH 환원반응, hetero Diels-Alder 반응을 주요 반응으로 하여 수행하였다$(Sch\;3)^{10-12}$. 합성된 화합물의 생물학적 평가를 위해 MCA와 MCA-tk 세포에 다양한 농도의 GCV와 carbocyclic ddIVDV를 처리하여 MTS 법을 이용해 세포독성을 보았고, [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU를 이용해 MCA와 MCA-tk 세포에서 HSV1-tk에 의한 선택적 섭취를 비교 평가 하였다. 결과: Carbocyclic ddIVDU 및 요오드 도입을 위한 전구물질의 합성을 cyclopentadiene을 출발 물질로 하여 높은 수율에 의해 수행하였다. 방사요오드를 이용한 동위원소 도입 반응은 각각, 80% 이상의 방사표지 수율 및 95 % 이상의 방사 화학적 순도를 나타내었다. 세포독성 결과 MCA-tk 세포에서 carbodyclic ddIVDU는 GCV에 비해 세포독성이 작았고, MCA에서는 유사한 세포 독성을 보였다. [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU는 MCA-tk 세포에서 uptake는 8시간째까지 계속 증가하는 양상을 보였으며, MCA세포에서 uptake는 4시간째까지 일정하게 유지되다가 8시간째 급격히 증가하였다. [$^{125}I$]carbocyclic ddIVDU의 uptake는 MCA보다 MCA-tk에서 약 2-5배 정도 높은 결과를 보였다. 결론: 진행되어진 생물학적 결과로부터 이 유도체는 체내 평가 시 매우 안정할 뿐만 아니라, GCV에 비해 독성이 덜하고, HSV1-tk cell에 선택적임을 보여준다. 따라서 신규 화합물인 carbocyclic ddIVDU는 HSV1-tk를 영상화하는데 유용하게 이용되어질 수 있을 것이다.

Evolutionary Explanation for Beauveria bassiana Being a Potent Biological Control Agent Against Agricultural Pests

  • Han, Jae-Gu
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2014년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.27-28
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    • 2014
  • Beauveria bassiana (Cordycipitaceae, Hypocreales, Ascomycota) is an anamorphic fungus having a potential to be used as a biological control agent because it parasitizes a wide range of arthropod hosts including termites, aphids, beetles and many other insects. A number of bioactive secondary metabolites (SMs) have been isolated from B. bassiana and functionally verified. Among them, beauvericin and bassianolide are cyclic depsipeptides with antibiotic and insecticidal effects belonging to the enniatin family. Non-ribosomal peptide synthetases (NRPSs) play a crucial role in the synthesis of these secondary metabolites. NRPSs are modularly organized multienzyme complexes in which each module is responsible for the elongation of proteinogenic and non-protein amino acids, as well as carboxyl and hydroxyacids. A minimum of three domains are necessary for one NRPS elongation module: an adenylation (A) domain for substrate recognition and activation; a tholation (T) domain that tethers the growing peptide chain and the incoming aminoacyl unit; and a condensation (C) domain to catalyze peptide bond formation. Some of the optional domains include epimerization (E), heterocyclization (Cy) and oxidation (Ox) domains, which may modify the enzyme-bound precursors or intermediates. In the present study, we analyzed genomes of B. bassiana and its allied species in Hypocreales to verify the distribution of NRPS-encoding genes involving biosynthesis of beauvericin and bassianolide, and to unveil the evolutionary processes of the gene clusters. Initially, we retrieved completely or partially assembled genomic sequences of fungal species belonging to Hypocreales from public databases. SM biosynthesizing genes were predicted from the selected genomes using antiSMASH program. Adenylation (A) domains were extracted from the predicted NRPS, NRPS-like and NRPS-PKS hybrid genes, and used them to construct a phylogenetic tree. Based on the preliminary results of SM biosynthetic gene prediction in B. bassiana, we analyzed the conserved gene orders of beauvericin and bassianolide biosynthetic gene clusters among the hypocrealean fungi. Reciprocal best blast hit (RBH) approach was performed to identify the regions orthologous to the biosynthetic gene cluster in the selected fungal genomes. A clear recombination pattern was recognized in the inferred A-domain tree in which A-domains in the 1st and 2nd modules of beauvericin and bassianolide synthetases were grouped in CYCLO and EAS clades, respectively, suggesting that two modules of each synthetase have evolved independently. In addition, inferred topologies were congruent with the species phylogeny of Cordycipitaceae, indicating that the gene fusion event have occurred before the species divergence. Beauvericin and bassianolide synthetases turned out to possess identical domain organization as C-A-T-C-A-NM-T-T-C. We also predicted precursors of beauvericin and bassianolide synthetases based on the extracted signature residues in A-domain core motifs. The result showed that the A-domains in the 1st module of both synthetases select D-2-hydroxyisovalerate (D-Hiv), while A-domains in the 2nd modules specifically activate L-phenylalanine (Phe) in beauvericin synthetase and leucine (Leu) in bassianolide synthetase. antiSMASH ver. 2.0 predicted 15 genes in the beauvericin biosynthetic gene cluster of the B. bassiana genome dispersed across a total length of approximately 50kb. The beauvericin biosynthetic gene cluster contains beauvericin synthetase as well as kivr gene encoding NADPH-dependent ketoisovalerate reductase which is necessary to convert 2-ketoisovalarate to D-Hiv and a gene encoding a putative Gal4-like transcriptional regulator. Our syntenic comparison showed that species in Cordycipitaceae have almost conserved beauvericin biosynthetic gene cluster although the gene order and direction were sometimes variable. It is intriguing that there is no region orthologous to beauvericin synthetase gene in Cordyceps militaris genome. It is likely that beauvericin synthetase was present in common ancestor of Cordycipitaceae but selective gene loss has occurred in several species including C. militaris. Putative bassianolide biosynthetic gene cluster consisted of 16 genes including bassianolide synthetase, cytochrome P450 monooxygenase, and putative Gal4-like transcriptional regulator genes. Our synteny analysis found that only B. bassiana possessed a bassianolide synthetase gene among the studied fungi. This result is consistent with the groupings in A-domain tree in which bassianolide synthetase gene found in B. bassiana was not grouped with NRPS genes predicted in other species. We hypothesized that bassianolide biosynthesizing cluster genes in B. bassiana are possibly acquired by horizontal gene transfer (HGT) from distantly related fungi. The present study showed that B. bassiana is the only species capable of producing both beauvericin and bassianolide. This property led to B. bassiana infect multiple hosts and to be a potential biological control agent against agricultural pests.

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