• Journal of Animal Science and Technology
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• 제65권3호
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• pp.652-663
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• 2023

The rumen fluids contain a wide range of bacteria, protozoa, fungi, and viruses. The various ruminal microorganisms in the rumen provide nutrients by fermenting the forage they eat. During metabolic processes, microorganisms present in the rumen release diverse vesicles during the fermentation process. Therefore, in this study, we confirmed the function of rumen extracellular vesicles (EVs) and their interaction with the host. We confirmed the structure of the rumen EVs by transmission electron microscope (TEM) and the size of the particles using nanoparticle tracking analysis (NTA). Rumen EVs range in size from 100 nm to 400 nm and are composed of microvesicles, microparticles, and ectosomes. Using the Caenorhabditis elegans smart animal model, we verified the interaction between the host and rumen EVs. Exposure of C. elegans to rumen EVs did not significantly enhance longevity, whereas exposure to the pathogenic bacteria Escherichia coli O157:H7 and Staphylococcus aureus significantly increased lifespan. Furthermore, transcriptome analysis showed gene expression alterations in C. elegans exposed to rumen EVs, with significant changes in the metabolic pathway, fatty acid degradation, and biosynthesis of cofactors. Our study describes the effect of rumen EV interactions with the host and provides novel insights for discovering biotherapeutic agents in the animal industry.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제27권2호
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• pp.304-310
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• 2024

Ricin is a highly toxic protein which is produced in the seeds of the castor oil plant. Ricin toxin A chain has ribosomal RNA N-glycosylase activity that irreversibly hydrolyses the N-glycosidic bond of the adenine residue at position 4324 within the 28S rRNA. In this study, we developed non-toxic recombinant ricin vaccine(R51) in E. coli expression system, and evaluated efficacy of the R51 according to adjuvants. When the R51 was administered using aluminum hydroxide as an adjuvant, the vaccine efficacy was higher than that of TLR agonists or aluminum phosphate. Because it is time-consuming to administer the vaccine three times at three-week intervals, we investigated the survival rate and antibody titer of mice according to the change of time interval of vaccination. Interestingly, there was no difference in survival rate and antibody titer when R51 was administered at 0, 1, and 3 weeks or 0, 2, and 4 weeks compared to when administered at 0, 3, and 6 weeks. Therefore, the developed R51 vaccine is promising to protect soldiers from Ricin attack.

• IMMUNE NETWORK
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• 제24권3호
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• pp.27.1-27.14
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• 2024

The tumor microenvironment (TME) is formed by several immune cells. Notably, tumor-associated macrophages (TAMs) are existed in the TME that induce angiogenesis, metastasis, and proliferation of cancer cells. Recently, a point-mutated variant of IL-32θ was discovered in breast cancer tissues, which suppressed migration and proliferation through intracellular pathways. Although the relationship between cancer and IL-32 has been previously studied, the effects of IL-32θ on TAMs remain elusive. Recombinant human IL-32θ (rhIL-32θ) was generated using an Escherichia coli expression system. To induce M0 macrophage polarization, THP-1 cells were stimulated with PMA. After PMA treatment, the cells were cultured with IL-4 and IL-13, or rhIL-32θ. The mRNA level of M1 macrophage markers (IL-1β, TNFα, inducible nitric oxide synthase) were increased by rhIL-32θ in M0 macrophages. On the other hand, the M2 macrophage markers (CCL17, CCL22, TGFβ, CD206) were decreased by rhIL-32θ in M2 macrophages. rhIL-32θ induced nuclear translocation of the NF-κB via regulation of the MAPK (p38) pathway. In conclusion, point-mutated rhIL-32θ induced the polarization to M1-like macrophages through the MAPK (p38) and NF-κB (p65/p50) pathways.

• 미생물학회지
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• 제44권3호
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• pp.178-185
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• 2008

조류 독감바이러스(avian influenza virus, AIV)는 사람에게서 발생하는 인플루엔자 대유행에 중요한 역할을 한다. 특히 최근 AIV H9N2형에 의한 가금류 감염이 빈번히 나타나고 있어 인체 감염이 상당히 우려되는 실정이다. 본 연구에서는 최종적으로 AIV의 HA와 NA 단백질에 특이적으로 반응하는 항혈청을 생산하고자 하였다. 먼저 감염된 닭에서 분리된 AIV H9N2 한국분리주 A/Ck/Kr/MS96/96의 게놈RNA로부터 RT-PCR 방법으로 HA와 NA 단백질 N-말단부위에 해당하는 염기서열을 증폭하였다. 이렇게 증폭된 DNA단편은 E. coli 발현벡터 pGEX4T-1에 삽입한 후, BL21 세포에서 각각의 GST fusion protein (GST-HAln와 GST-NAn) 형태로 발현하였다. GST-HAln와 GST-NAn은 모두 glutathione sepharose column을 사용하여 분리 및 정제하였으며, 정제된 단배질을 항원으로 사용하여 토끼 항혈청을 생산하였다. 생산된 항혈청의 항원특이성은 AIV H9N2 한국분리주 A/Ck/Kr/MS96/96로 감염된 MDCK 세포의 cell extract를 사용하여 immunoblotting을 수행함으로써 확인하였다. 본 실험결과AIV H9N2의 HA와 NA단백질 N-말단부위에 해당하는 재조합GST fusion protein과, 이들 각각의 단백질에 특이적으로 반응하는 항혈청은 앞으로AIV 감염의 진단 뿐만 아니라, AIV에 대한 기초연구에 중요한 재료로 사용될 것으로 기대한다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제31권4호
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• pp.607-615
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• 2018

Objective: This study was conducted to isolate the cellulolytic microorganism from the rumen of Holstein steers and characterize endoglucanase gene (Cel5A) from the isolated microorganism. Methods: To isolate anaerobic microbes having endoglucanase, rumen fluid was obtained from Holstein steers fed roughage diet. The isolated anaerobic bacteria had 98% similarity with Eubacterium cellulosolvens (E. cellulosolvens) Ce2 (Accession number: AB163733). The Cel5A from isolated E. cellulolsovens sp. was cloned using the published genome sequence and expressed through the Escherichia coli BL21. Results: The maximum activity of recombinant Cel5A (rCel5A) was observed at $50^{\circ}C$ and pH 4.0. The enzyme was constant at the temperature range of $20^{\circ}C$ to $40^{\circ}C$ but also, at the pH range of 3 to 9. The metal ions including $Ca^{2+}$, $K^+$, $Ni^{2+}$,$Mg^{2+}$, and $Fe^{2+}$ increased the endoglucanase activity but the addition of $Mn^{2+}$, $Cu^{2+}$, and $Zn^{2+}$ decreased. The Km and Vmax value of rCel5A were 14.05 mg/mL and $45.66{\mu}mol/min/mg$. Turnover number, Kcat and catalytic efficiency, Kcat/Km values of rCel5A was $96.69(s^{-1})$ and 6.88 (mL/mg/s), respectively. Conclusion: Our results indicated that rCel5A of E. cellulosolvens isolated from Holstein steers had a broad pH range with high stability under various conditions, which might be one of the beneficial characteristics of this enzyme for possible industrial application.

• Childhood Kidney Diseases
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• 제6권1호
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• pp.75-84
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• 2002

목 적 :성장기 신장에서의 급성신우신염은 신반흔으로 진행된다. 신반흔의 형성에는 세균자체보다도 숙주의 염증반응과 면역반응의 산물인 TGF-${\beta}1$이 세포 고사를 증가시키고 세포증식을 억제함으로서 섬유화를 촉진한다고 하였다. 이에 저자는 항염증제인 methyl-prednisolone (MP)이 실험적으로 급성신우신염을 일으킨 이유기 백서에서 신반흔 형성에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. 대상 및 방법 : 생후 3주(체중 50-60g)된 이유기 Sprague-Dawley 백서의 방광에 삽입된 16 guage의 실리콘 도관내로 107/mL 농도의 E coli (ATCC No. 25922, pili형)를 5 mL씩 주입하여 급성신우신염을 유발하였다. 실험군은 1군 (ceftriaxone 단독투여, n=31)과 2군 (MP와 ceftriaxone투여, n=28)으로 나누었고 대조군 (n=43)에는 약제를 투여하지 않았다. 실험 1주와 3주에 실험동물을 희생하여 병리 조직학적 소견상 염증점수, 세포고사 지수와 TGF-${\beta}1$ 발현점수 및 섬유화 점수를 관찰하였다. 결 과 : 사망률은 II군이 $21.4\%$였으나 대조군 $41.9\%$, I군 $32.3\%$와 유의한 차이는 없었다. 염증 점수는 실험 1주에 II군에서 $0.8{\pm}0.87$로 대조군의 $2.3{\pm}0.87$, I군의 $1.7{\pm}0.79$에 비하여 유의하게 낮았다 (P<0.05. 세포고사 지수는 실험 1주에 II군에서 $2.9{\pm}2.15$로 대조군의 $10.0{\pm}1.95$, I군의 $8.3{\pm}2.53$에 비하여 유의 하게 낮았다 (P<0.05). TGF-${\beta}1$발현도 실험 1주에 II군에서 $0.8{\pm}0.72$로 대조군의 $1.90{\pm}67$, I군의 $1.8{\pm}0.60$에 비하여 유의하게 낮았다 (P<0.05). 섬유화 지수는 실험 3주에 II군에서 $0.8{\pm}0.63$로 대조군의 $1.8{\pm}0.83$에 비하여 유의하게 낮았다 (P<0.05) 결 론 : 성장기 백서의 실험적 급성 신우신염에서 MP는 ceftriaxone단독 투여에 비하여 염증 반응, 세포고사, TGF-${\beta}1$발현, 섬유화를 모두 감소 시켰다. 즉 항생제 외에 항염증제의 병용투여가 신반흔의 정도를 감소시킬 수 있으므로 치료지연등 신반흔의 위험인자가 있는 경우에 고려할 수 있을 것으로 생각된다.

• 미생물학회지
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• 제46권1호
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• pp.21-26
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• 2010

탄저균(Bacillus anthracis)은 탄저(Antrax)의 원인균으로 사람은 물론, 초식동물인 소, 양, 말 등에서 급성의 폐사성 전염병을 일으킨다. 현재 사용되고 있는 탄저 치료 및 예방법은 항생제 치료와 약독화 백신주를 토대로 하고 있으나, 항생제 내성주의 출현 및 잔류 병원성이 문제시 되고 있는 실정이다. 따라서, 인체에 적용 가능하며 보다 안전한 탄저 치료제 및 백신 개발이 요구되고 있으며, 최근 탄저균 아포 및 영양세포, 그리고 탄저독소(Anthrax toxins)에 대한 동시 면역을 유도하는 다가백신 개발이 보고된 바 있다. 본 연구에서는, 향후 탄저균에 대한 새로운 다가백신 후보물질 발굴을 위하여, 탄저균에 대한 전장 유전자 발현 라이브러리(whole genomic expression library)를 구축하였다. 라이브러리 구축을 위하여, 탄저균(ATCC 14578) 게놈 DNA를 Sau3AI으로 부분 제한효소 처리였고, 유도 발현이 가능한 pET30abc 벡터에 접합시킴으로써, 총 $1{\times}10^5$개에 해당하는 대장균 BL21(DE3) 유래의 전장 유전자 발현 라이브러리를 구축하였다. 염기서열분석을 통한 중복성(redundancy) 확인 결과, 111개의 무작위 클론 중 56개(50.5%)가 탄저균 유전자로 확인되었으며, 17개(15.3%)는 벡터 유전자였고, 38개(34.2%)는 BLAST 탐색에서 일치하는 유전자를 찾지 못하였다. 또한 웨스턴 분석을 통하여 단백질 유도발현을 확인하였으며, 탄저균 항혈청에 대한 colony blot으로부터 양성반응을 보이는 일부 클론들을 확인할 수 있었다. 이러한 결과물들은, 구축된 전장 유전자 발현 라이브러리가 향후 탄저균에 대한 면역체(immunome) 분석을 위해 적용 가능함을 암시한다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권4호
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• pp.389-398
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• 2009

본 연구실에서 개발한, 김치에서 분리한 Leu. mesenteroides SY2 유래 pFMBL1 을 바탕으로 구축한 셔틀벡터인, pSJE[7]를 외래유전자 발현에 적합하게 개량한 발현벡터를 구축하였다. Lactococcus lactis LM0230에서 분리한 프로모터 P6C를 pSJE에 도입하였다. P6C 염기서열을 지닌 oligonucleotide 쌍을 따로 제조한 후 annealing을 통해 짧은 DNA 단편을 얻어서 제한효소 처리후 pSJE에 도입하여 pSJE6c를 구축하였다. PSJE6c 효능 검증을 위해서 외래 유전자인 aga와 lacZ를 각각 pSJE6c에 도입하였다. P6C 프로모터와 비교를 위해 고유 프로모터를 지닌 유전자들도 각각 pSJE에 도입하였다. 재조합 plasmid들을 electroporation 방법으로 Lactobacillus brevis 2.14 균주에 도입하고 재조합균주들의 생육곡선과 효소역가 그리고 slot blot으로 전사체 농도를 측정하였다. 결과를 보면 PSJE6c에 클로닝 된 유전자들이 pSJE상의 유전자보다 효소역가들이 약 1.5배에서 2배 정도로 높았다. 전사체 농도 측정 결과도 pSJE6c 들에서 더 많은 전사체가 생성됨을 보여주었다. 이상 결과들은 효율적인 발현벡터들의 사용을 통해서 김치유산균에서 외래유전자 발현 효율을 높일 수 있음을 보여준다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권3호
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• pp.199-205
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• 2004

Bifidobacterium longum SJ32 균주로부터 cloning한 sucrose phosphorylase 유전자를 포함하는 8.6 kb의 EclRI 단편의 염기서열을 결정하였다. 5개의 open reading frame이 존재하였고, 상동성 검색의 결과, sucrose대사에 관여하는 sucrose phosphorylase (ScrP), sucrose transporter (ScrT), GalR-LacI-type transcriptional regulator (ScrR) 유전자의 존재를 확인하였다. SJ32 균주의 scrPTR 유전자군은 다른 B. longum균주의 scrPTR과 배열이 동일하고, 각 유전자 산물이 아미노산 수준에서 94%이상의 상동성을 가지고 있지만, 주변 유전자는 다르게 나타나 B. longum균주 간의 scrPTR 유전자군의 horizontal transfer를 추정하게 한다. 대장균에서의 scrP와 scrT의 동시 발현은 세포 내로의 sucrose 유입을 증가시켜 sucrose phosphorylase의 활성 증가에 영향을 주는 것으로 나타나, scrT가 sucrose transporter유전자임을 뒷받침한다. 기존에 보고된 B. longum NCC2705균주의 유전체로부터 scrPTR외에도 sucrose대사에 관여하는 다양한 sucrose multiple transport system에 관여하는 유전자의 존재가 확인되어, B. longum이 다양한 sucrose유입체계를 보유하고 있음이 추정된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1223-1229
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• 2009

To construct a new recombinant strain of Bacillus velezensis that has antifungal and insecticidal activity via the expression of the insecticidal Bacillus thuringiensis crystal protein, a B. thuringiensis expression vector (pHT1K-1Ac) was generated that contained the B. thuringiensis cry1Ac gene under the control of its endogenous promoter in a minimal E. coli-B. thuringiensis shuttle vector (pHT1K). This vector was introduced into a B. velezensis isolate that showed high antifungal activities against several plant diseases, including rice blast (Magnaporthe grisea), rice sheath blight (Rhizotonia solani), tomato gray mold (Botrytis cinerea), tomato late blight (Phytophthora infestans), and wheat leaf rust (Puccinia recondita), by electroporation. The recombinant B. velezensis strain was confirmed by PCR using cry1Ac-specific primers. Additionally, the recombinant strain produced a protein approximately 130 kDa in size and parasporal inclusion bodies similar to B. thuringiensis. The in vivo antifungal activity assay demonstrated that the activity of the recombinant B. velezensis strain was maintained at the same level as that of wild-type B. velezensis. Furthermore, it exhibited high insecticidal activity against a lepidopteran pest, Plutella xylostella, although its activity was lower than that of a recombinant B. thuringiensis strain, whereas wild-type B. velezensis strain did not show any insecticidal activity. These results suggest that this recombinant B. velezensis strain can be used to control harmful insect pests and fungal diseases simultaneously in one crop.