• 생명과학회지
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• 제33권8호
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• pp.680-691
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• 2023

오일 피크, 기후변화 그리고 미세 플라스틱과 관련된 석유합성 플라스틱의 생산과 사용은, 지속 가능한 인류 생활을 위협하는 범세계적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 생분해성 친환경 바이오플라스틱 소재가 대안이 되고 있으며, 그중 주목받고 있는 소재 중 하나는 polyhydroxyalkanoates (PHA) 생분해성 바이오플라스틱이다. 본 총설은 PHA 생산공정에 이용될 수 있는 해양 미생물의 산업적 활용 이점과 현재까지 밝혀진 해양미생물의 생산성을 비교하고, 이들이 산업에서 활용되기 위해 필요한 연구개발 현황에 대해 조사하였다. 조사 결과 해양미생물로부터 생산된 PHA는 석유합성 플라스틱이 보유한 다양한 물리적 특성을 띄는 중합체 소재로의 대체 가능성과, 배지 제조 시 해수를 사용할 수 있는 장점, 특별한 멸균 과정이 필요치 않은 장점, 그리고 분리 정제 과정 등에서 비용 절감의 장점을 제공할 수 있음을 확인하였다. 하지만 해양미생물의 PHA 생산성은 육상에서 분리된 상용화 균주에 비해 다소 떨어지는 효율을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 선진 omics 기반 합성 미생물학 기반 기술을 활용하여, 고밀도 연속배양기술 개발, PHA 효율 증진 및 다양한 시장 요구에 필요한 생분해성 플라스틱 소재 개발이 미래 플라스틱 대체 소재 개발에 필요한 연구임을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1354-1360
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• 2018

본 연구에서는 간단하고, 환경친화적인 은 나노입자 합성법을 개발하기 위하여 화학적 환원제 사용없이 Bacillus thuringiensis CH3의 배양상등액만을 사용하여 은 나노입자의 세포외 합성을 조사하였다. 5 mM $AgNO_3$와 배양상등액을 1:1로 혼합하여 반응시켰을 때, 은 나노입자의 표면 플라스몬 공명에 해당하는 418 nm에서 최대 흡광도를 나타내었다. 은 나노입자의 합성은 8시간 내에 일어났고, 40-48시간에 최대가 되었다. 합성된 은 나노입자의 구조적 특성을 다양한 기기분석에 의하여 조사하였다. FESEM 관찰은 잘 분산된 구형의 은 나노입자가 합성되었음을 보여주었고, 은의 존재는 EDS 분석으로 확인되었다. X선 회절 스펙트럼은 은 나노입자가 면심 입방결정격자임을 나타내었다. DLS를 사용하여 계산된 은 나노입자의 평균 입자 크기는 약 51.3 nm이었고, 범위는 19-110 nm이었다. 합성된 은 나노입자는 다양한 병원성 그람양성 세균, 그람음성 세균 및 효모에 대해 항균활성을 나타내었다. 가장 높은 항균활성은 인체병원성 효모인 C. albicans에서 관찰되었다. FESEM 관찰 결과, 은 나노입자의 항균활성은 세포 표층구조의 파괴와 세포질 누출에 따른 세포 용해에 기인하는 것으로 판단되었다. 본 연구는 B. thuringiensis CH3는 은 나노입자의 효율적인 합성을 위한 잠재적인 후보이며, 합성된 은 나노입자는 다양한 제약 분야에서 잠재적 응용가능성이 있음을 시사한다.

• 한국식품과학회지
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• 제21권1호
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• pp.154-163
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• 1989

L-Lysine 생산 균주인 B. flavum ATCC 21528, B. lactofermentum ATCC 21086 및 C. glutamicum 820을 이용하여 L-lysine 생산성이 우수한 균주를 분리할 목적으로 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine(MNNG) $250{\mu}g/ml$ 농도로 처리한 다음 $300{\mu}g/ml$의 penicillin-G로 변이주를 농축하여 B. flavum $37-2(Hos^-,\;Kan^r,\;AEC^r)$, B. lactofermentum $6-2(Ile^-,\;Val^-,\;Str^r,\;ACE^r)$ 및 C. glutamicum $57-5(Met^-,\;Thr^-,\;Rif^r,\;AEC^r)$ 등의 변이주를 분리하였다. 분리된 변이주의 원형질체 형성은 lysozyme $500{\mu}g/ml$를 함유한 LS 용액으로 6시간 처리시 원형질체의 형성율은 97-99%였으며, 세포벽 재생율은 0.5M sodium succinate를 함유한 RCM에 0.7% osft agar를 중층하였을 때 33-37%를 나타내었다. 또 각각의 원형질체를 동량 혼합후 30% PEG 6,000에서 융합을 시킨 다음 분리된 융합주 BBFL 21, BCFG 37 및 BCLG 59는 $1.25{\times}10^{-6}{\sim}5.83{\times}10^{-7}$의 융합 빈도를 나타내었다. 분리된 융합주 BBFL 21은 LPB에서 $30^{\circ}C$, 72hr 배양하였을때 $411.1ng/ml{\cdot}hr$로 높은 L-lysine 생산성을 나타내었다. 발효 방법을 개선할 목적으로 융합주 BBFL 21를 sodium alginate, polyacrylamide, agar, x-carrageenan등으로 고정화 하여 회분식 발효를 행한 바 $413ng/ml{\cdot}hr$로 sodium alginate로 처리했을 때 가장 좋았다. 고정화 균체를 이용하여 관형 발효기를 제작하여 연속 발효를 행한 바 $416.7ng/ml{\cdot}hr$의 가장 높은 L-lysine 생산성을 나타내어 회분식 보다 높은 수율을 얻었다.

• 고려인삼학회:학술대회논문집
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• 고려인삼학회 2007년도 춘계 학술대회
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• pp.23-24
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• 2007

Purpose: 인삼이 항당뇨 활성을 가진다는 연구가 많은 연구자들에 의해 진행되었고, 이는 인삼의 구성 성분 중 ginsenoside에 기인한다는 보고가 있다. 본 연구는 ginsenoside의 항당뇨 작용기전을 in vitro에서 알아보고자 3T3-L1 지방세포에서 glucose uptake와 췌장 베타세포인 HIT-T15 세포에서 insulin 분비 효과를 확인하였다. 이를 위하여 인삼을 식초로 처리한 긴삼의 70% MeOH 분획으로부터 protopanaxadiol 계인 ginsenoside $Rb_2$, $Rg_3$ 그리고 protopanaxtriol 계인 $Rg_2$를 분리하여 본 실험에 사용하였다. Method: Ginsenoside $Rb_2$, $Rg_2$, $Rg_3$가 지방 세포에서 glucose uptake에 미치는 효과를 확인하기 위하여 3T3-L1 세포를 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) 배지에서 분화 유도시켰으며 3T3-L1 preadipocyte가 80% 정도 자라면 분화 유도 배지 (5% fetal bovine serum (FBS), 0.5 mM isobutylmethylxanthine (IBMX), 1 mM dexamethasone 그리고 $10{\mu}g/ml$ insulin가 포함된 DMEM)로 4일, $10{\mu}g/ml$ insulin가 포함된 DMEM으로 2일, FBS만 포함된 DMEM으로 2일 배양하여 총 8일 동안 분화를 유도하였다. 분화 유도된 3T3-L1 adipocytes 에 각각 $Rb_2$, $Rg_2$, $Rg_3$를 $20{\mu}M$로 처리하여 16시간 배양하여 low glucose DMEM에서 3시간 배양한 후에 $37^{\circ}C$에서 insulin 10 ng/ml 과 각각 $Rb_2$, $Rg_2$, $Rg_3$가 포함된 Krebs Ringer Hepes buffer(KRP buffer)에서 20분간 배양하였다. 2-deoxy-D-[$^3H$]-glucose를 넣고 10분 후에 차가운 PBS로 반응을 종결시켜 lysis buffer로 cell을 모은 후 scintillation counter를 이용하여 glucose를 측정하였다. Insulin 분비 효과는 HIT-T15 세포와 일차 배양한 흰쥐 소도세포(islets)를 사용하여 확인하였다. HIT-T15 세포는 24 well plate에 well 당 $2{\times}10^5$ 개씩 분주하여 24시간 동안 배양한 후 시료를 처리하였으며 소도 세포는 Sprague-Dawley rat의 췌장에 collagenase가 포함된 Hanks' Balanced Salt Solution(HBSS)을 주입하여 분리하고 islets을 얻었다. 분리한 소도세포를 $1{\sim}2$일 동안 배양하여 $Rb_2$, $Rg_2$, $Rg_3$가 각각 $20{\mu}M$의 농도로 첨가된 insulin 측정용 buffer인 Krebs-Ringer buffer (KRB+0.3% BSA, KRBB)에 $37^{\circ}C$에서 1시간 incubation 시킨 후 배양액으로 분비된 인슐린의 양을 측정하였다. 한편 ginsenoside의 인슐린 분비 촉진 기전을 알아보기 위한 실험에서는 ATP-sensitive $K^+$ channel opener인 diazoxide (0.5 mM)가 ginsenoside에 의해 촉진된 인슐린 분비를 억제하는지 살펴보았다. Result: glucose uptake assay 에서는 $Rg_2$가 가장 크게 glucose uptake를 증가시켰고 $Rb_2$, $Rg_3$는 그 활성이 크지 않았다. 한편 Insulin 분비 효과는 diol계인 $Rg_3$에서 용량 의존적으로 인슐린의 분비를 촉진시켰으며 $20{\mu}M$ 농도에서 대조군과 비교해 1.5배 이상의 분비 촉진 효과를 보였고 triol계인 $Rg_2$ 에서는 이러한 효과가 나타나지 않았다. $Rg_3$의 인슐린 분비 촉진 기전을 0.5 mM 의 diazoxide를 이용하여 확인한 결과 $Rg_3$에 의해 촉진된 인슐린 분비를 감소시켰다. 이로 미루어보아 $Rg_3$의 인슐린 분비 촉진 기전은 ATP-sensitive $K^+$ 채널의 봉쇄에 의한 것임을 확인할 수 있었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제51권4호
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• pp.303-314
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• 2001

연구배경 : 특발성 폐섬유회증은 병리학적으로 폐구조가 파괴되면서 섬유아세포 및 교원질이 간질 및 폐포내에 침작하는 질환으로 교원질의 침착은 cytokine 및 성장촉진인자들에 의한 교원질생성의 증가 뿐 아니라 교원질의 분해흡수의 감소도로 초래될 수 있다. IPF의 또 다른 특징인 폐구조의 파괴 및 폐보내 섬유화 현상은 기저막 파괴로 인한 섬유아세포 등의 폐포내 유입 및 비정상적 증식이 기전으로 생각되므로 기저막의 주요 성분인 제4형 교훤질올 분해하는 Matrix metalloproteinase(MMP)-2와 MMP-9이 IPF의 발병기전에 중요한 역할을 할 것으로 추정되고 있다. 또한 병이 계속 활발히 진행되는 상태에서는 이들 효소의 농도도 높올 것이 예상되므로 본 연구는 특발성 폐섬유화증에서 질병의 진행파정에 따른 기관지폐포세척액(BALF)내 MMP 농도 및 BALF내 세포분포와의 IPF에서 MMP의 역할 및 예후인자로서의 가능성을 규명하고자 시행되었다. 방 법 : 서울중앙병원에서 진단된 41명(연령 $59.82{\pm}1.73$세, 남:여=23:18)의 IPF환자들과, IPF진단은 받았으나 1년 이상 치료하지 않고도 병이 진행되지 않았던 안정군 16명($63.6{\pm}2.8$세, 남:여=13:3) 및 정상 대조군 7명을 대상으로 BAL액과 AM배양 배지에서 MMP-2와 MMP-9농도를 zymography와 densitometry에 의한 정량분석을 시행하였고, TIMP-1 농도는 상업용 ELISA kit로 측정하였다. 결 과 : 1) BAL 액내 총 세포수(${\times}10^6/ml$)는 IPF환자군($3.40{\pm}0.20$), 안정군($2.92{\pm}0.39$), 대조군($0.91{\pm}0.15$)간 유의한 차이를 보였고 AM수효(${\times}10^5/ml$)와 호중구 수(${\times}10^5/ml$)는 IPF 환자군($24.74{\pm}1.88$, $2.15{\pm}0.35$)과 안정군($19.16{\pm}2.26$, $0.63{\pm}0.11$)에서 대조군($7.36{\pm}1.04$, $0.052{\pm}0.038$)에 비하여 유의하게 높았다(p<0.05). 호산구비율도 IPF 환자군($2.83{\pm}0.66%$)과 안정군($1.50{\pm}0.42%$)에서 대조군($0{\pm}0%$)에 비하여 유의하게 높았으나(p<0.05), 림파구수나 비율은 차이가 없었다. 2) Zymography에 의한 육안적 관찰에서 IPF환자군은 34/41(82.9%), 안정군은 9/15(60%), 각각 band를 관찰하여 대조군 0/6(0%)과 차이를 보였다. 3) BALF내 MMP-2는 IPF환자군($1.36{\pm}0.28$)은 안정군($0.46{\pm}0.13$)에 비하여, 또 안정군도 대조군($0.08{\pm}0.09$)에 비하여 유의하게 높았다. MMP-9은 IPF 환자군($0.31{\pm}0.058$)과 안정군($0.22{\pm}0.078$)에서 대조군($0.002{\pm}0.004$)보다 높았다. TIMP-1도 IPF환자군($36.34{\pm}8.62{\mu}g/ml$)과 안정군($20.83{\pm}8.53{\mu}g/ml$)에서 대조군($2.80{\pm}1.05{\mu}g/ml$)에 비하여 유의하게 높았다(p<0.05). 4) AM배양액에서는 MMP-9만이 역시 IPF군에서($0.80{\pm}0.10$) 대조군보다($0.23{\pm}0.081$) 높았다. 5) BALF내 MMP-2는 전체 세 포수(r=0.298)와 호중구수(r=0.357)와 유의한 상관관계를 보였으나(p<0.05), AM수(r=0.096)나 임파구수(r=0.100)와는 상관관계가 없었고, MMP-9은 호중구수(r=0.407) 및 임파구수(r=0.574)와 유의한 상관관계를 보였다. TIMP-1은 전체 세포수(r=0.338, p<0.05) 및 호중구수(r=0.449, p=0.059)와 상관관계의 경향을 보였다. 결 론 : 본 연구의 결과로 MMP와 TIMP는 IPF의 병인에 있어서 중요한 역할을 하며, BALF내 MMP농도는 IPF의 활성도와 연관이 었을 것으로 추정된다.