• 한국미생물·생명공학회지
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• 제42권2호
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• pp.190-193
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• 2014

CMP-Neu5Ac synthetase는 sialyated 된 glycoconjugates의 전구체로 사용되는 CMP-Neu5Ac를 합성하는데 관여하는 주요 효소이다. Escherichia coli K1에서 유래한 CMP-Neu5Ac synthetase 유전자 (neuA)는 평소 E. coli BL21(DE3)에서 비수용성으로 생성되는데, 이를 수용성 단백질로 생산하고자 여러 가지 샤페론 단백질 동시 발현기술을 이용하였다. 이를 위해, GroEL-ES와 DnaK-DnaJ-GrpE를 암호화하는 pG-KJE8 plasmid와 neuA를 동시 형질전환 시켰고 0.01 mM IPTG와 0.005 mg/ml의 L-arabinose로 유도하여 $20^{\circ}C$에서 발현시켰다. 그 결과, E. coli에서의 수용성 CMP-Neu5Ac Synthetase 생산이 현저하게 증가하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권1호
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• pp.75-87
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• 2021

Type I Interferons (IFNα) are known for their role as biological anticancer agents owing to their cell-apoptosis inducing properties. Development of an appropriate, cost-effective host expression system is crucial for meeting the increasing demand for proteins. Therefore, this study aims to develop codon-optimized IFNα-2b in L. lactis NZ3900. These cells express extracellular protein using the NICE system and Usp₄₅ signal peptide. To validate the mature form of the expressed protein, the recombinant IFNα-2b was screened in a human colorectal cancer cell line using the cytotoxicity assay. The IFNα-2b was successfully cloned into the pNZ8148 vector, thereby generating recombinant L. lactis pNZ8148-SP_Usp45-IFNα-2b. The computational analysis of codon-optimized IFNα-2b revealed no mutation and amino acid changes; additionally, the codon-optimized IFNα-2b showed 100% similarity with native human IFNα-2b, in the BLAST analysis. The partial size exclusion chromatography (SEC) of extracellular protein yielded a 19 kDa protein, which was further confirmed by its positive binding to anti-IFNα-2b in the western blot analysis. The crude protein and SEC-purified partial fraction showed IC₅₀ values of 33.22 ㎍/ml and 127.2 ㎍/ml, respectively, which indicated better activity than the metabolites of L. lactis NZ3900 (231.8 ㎍/ml). These values were also comparable with those of the regular anticancer drug tamoxifen (105.5 ㎍/ml). These results demonstrated L. lactis as a promising host system that functions by utilizing the pNZ8148 NICE system. Meanwhile, codon-optimized usage of the inserted gene increased the optimal protein expression levels, which could be beneficial for its large-scale production. Taken together, the recombinant L. lactis IFNα-2b is a potential alternative treatment for colorectal cancer. Furthermore, its activity was analyzed in the WiDr cell line, to assess its colorectal anticancer activities in vivo.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.356-361
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• 2007

시아노박테리아 같은 수중 미생물에 대한 2차대사물질에 대한 연구는 육상식물이나 미생물에 관련된 연구방법을 응용하고 있으며 아직까지 체계화 되어있지 않아 시아노박테리아를 보다 효율적으로 조사하기 위한 새로운 연구기술의 모색이 절실히 필요하다. 이 연구에서는 의학적인 관점에서 시아노박테리아를 조사하기 위한 유용한 접근 방법을 모색하였고 체계화시켰다. 균주마다 특성화된 최적 배양을 하였고 PCR 증폭을 이용한 분자생물학적인 방법과 HPLC를 통한 정성분석으로 의학적으로 의미있는 NPs를 생산하는 유망 균주를 선별하였다. 선별된 균주에서 나온 추출액은 SPE와 preparative HPLC를 거쳐 분리 정제되어지고, 정제된 물질들은 질량분석기에 의해 분자량과 구조가 결정되어 졌으며, 생활성 테스트에 의해서 그 생물학적인 활성을 정함으로써 의학적인 가능성이나 활용성에 대해서 고찰하였다. 이번 시험에서 98개의 실험균주 중 46개의 균주가 NRPS 또는 PKS 관련 gene을 함유하고 있었으나 HPLC를 이용한 정성분석에서 단지 5개의 균주가 상당히 의미있는 관련 단백질을 생산하고 있음이 알려졌다. 즉, 41 균주에서 관련 gene은 존재하였지만 그 발현이 미약하였고 또는 프로모터의 활성이 이루어지지 않았다. 이와같은 휴먼 gene의 활성화는 자외선 조사 또는 건조를 이용한 자극과 배양액의 성분 조절로 이루어질 수 있고 이를 통해 흥미있는 결과를 이끌어낼 수 있다(13, 14). 이번 연구에서는 HPLC를 통한 정성분석은 Biomass에 대해서 이루어졌다. 그러므로 배양액으로 유출되는 extracellular substances에 대한 분석은 행해지지 않았다. 시아노박테리아가 NRPS/PKS 관련 유전자를 함유하고 있을 때, 특히 biomass에서 NPs 이 검출되지 않을 경우 배양액 안에서의 존재 가능성 대해서 조사할 필요성이 요구되어진다. 시아노박테리아는 대표적인 photoautotroph 미생물로써 $CO_2$를 탄소성분과 에너지원으로 사용한다. 그러므로 E. coli 같은 미생물보다 배양시 경제적이고 또한 다른 종류의 미생물이 탄소영양분의 부족과 cyanobacterial NPs의 생물학적 환성에 의해서 공생하기 어려워 옥외배양을 통한 대량생산이 가능하다. 그러나, 생산되는 cyanobacterial NPs의 높은 구조적 안정성까지 포함하여 시아노박테리아는 미래의학산업의 중요한 천연소스임에 틀림이 없지만 개체 분화의 시간이 4$\sim$10시간 정도로 다른 미생물에 비해 길고 배양시 광원의 필요성 등 한계 요소를 지니고 있다(15). 그러므로 최근에는 개체 분화가 빠른 시아노박테리아나 또는 다른 미생물에 대해서 cyanobacterial NRPS/PKS gene의 heterologous expression 이 연구되어지고 있다(16).

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권4호
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• pp.391-397
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• 2013

본 연구에서 584개의 아미노산(68.7 kDa)으로 구성된 cyclomaltodextrinase (LLCD)의 유전자를 Lactococcus lactis subsp. lactis KCTC 3769 (ATCC 19435)로부터 클로닝하였다. LLCD는 일반적인 CDase 계열 효소들과 약 40% 전후의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. C-말단에 6개의 히스티딘 잔기를 가진 재조합 효소는 dimer의 형태로 대장균에서 발현되고 정제되었다. LLCD는 pH 7.0 및 $37^{\circ}C$에서 최대의 ${\beta}$-CD 가수분해 활성을 나타내었다. 특히, 이 효소는 starch 및 pullulan에 대해 극히 낮은 활성을 보였으나, 반면에 CD에 대한 가수분해 활성은 starch에 비해 약 80배 이상 높았다. 이처럼 높은 CD에 대한 활성을 근거로 LLCD는 CDase 계열 효소로 분류될 수 있으나, starch, pullulan, 그리고 acarbose에 대한 매우 낮은 활성은 다른 유사효소와 비교하여 차별화되는 특징이다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.205-212
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• 2008

본 연구의 목적은 위치특이적 펩타이드 및 단백질을 사용하여 재조합 대장균에서 활성형 인간 상피세포성장인자(hEGF)를 고효율로 발현할 수 있는 방법을 찾아내는 데 있다. 재조합 대장균내 cytoplasm 및 periplasm 영역에서 hEGF의 발현을 위해 각각 세개의 응합 펩타이드 및 단백질을 선정하여 상호 비교하였다. 재조합 대장균에서 hEGF의 발현유도시 대부분 불용성 단백질로 생산되는 현상을 극복하기 위해 cytoplasm영역에서는 ATS, thioredoxin, 리파제를 융합파트너로 사용하였으며 periplasm 영역에서는 foldase인 DsbA와 DsbC, 용융성 고발현 단백질인 maltose binding protein을 선택하여 사용하였다. Periplasm영역에서 발현유도를 시키는 융합단백질의 경우 cytoplasm영역에서의 발현양도 용융성 형태로 고발현 되는 것을 알 수 있었으며 전체적으로 약 2배가량의 용융성 형태로 발현되었다. hECF의 발현율을 가장 높일 수 있는 융합단백 질은 maltose binding protein이었으나 발현된 융합단백질의 24%가 불용성 단백질로 형성되어 활성형 형태로 얻는 데 한계가 있었으며, 활성형 형태로 hEGF의 발현을 위해서는 DsbA를 응합단백질로 사용한 경우에 18.1 mg/L로 가장 높은 발현농도를 보였다. Cytoplasm 영역에서 발현유도를 한 경우에는 ATS와 thioredoxin을 응합파트너로 hEGF를 발현한 경우 용융성 형태로 높은 발현율을 보였다. 특히 ATS와 같은 펩타이드를 N-말단에 융합시킨 경우 불용성을 방지하는 효과를 보여 이황화결합의 불완전성이나 소수성으로 인해 불용성 단백질로 발현되는 기존의 단백질을 활성형 형태로 발현하는데 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국약용작물학회지
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• 제9권2호
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• pp.156-165
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• 2001

현삼의 기내배양에서 낮은 농도의 2,4-D(0.01, 0.1mg/l) 와 TDZ(0.01, 0.1, 2.0mg/l)이 조합처리시 shoot 분화가 좋았으나, 2,4-D의 농도가 높아질수록 TDZ과 조합처리시 shoot 분화가 저조 하였다. 형질전환 확인을 위한 PCR 분석에서 선발표지 유전자로 사용되는 NPT II gene의 확인하였는데 형질전환되지 않은 식물체에서는 나타나지 않는 DNA 절편이 형질전환 식물체에서 나타났으며 kanamycin 50 mg/ l 첨가된 배지에서 선발된 식물체에서 NPT II gene(700bp)이 plant genome 안으로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 식물체의 항균활성 검정에서는 Asperigillus awamori에 대해 대조구 식물체와 같이 항균성이 없는 것으로 나타났으나 항바이러스성 단백질인 PAP가 도입된 식물체에서는 $IC_{50}$의 값이 Asperigillus awamori에 대해서 각각 $320\;{\mu}g/ml$ 과 $300{\mu}g/ml$, C. herbarum에 대해서도 $IC_{50}$ 값이 $80{\mu}g/ml,\;100{\mu}g/ml$로 높은 항균성을 나타내었다. 형질전환 식물체와 형질전환되지 않은 식물체를 대상으로 SDS-PAGE를 수행하여 본 결과 감염된 형질전환되지 않은 잎과 감염되지 않은 잎에서는 나타나지 않는 30kDa의 분자량을 가지는 새로운 band가 PAP유전자에 의하여 형질전환된 식물체에서 각각 확인되었다. Asperigillus awamori의 경우에 PAP 형질전환체의 단백질을 첨가한 경우 모두 포자가 발아가 억제 되었고 균사생장이 지연되었으며 균사가 생장되더라도 포자와 생장하는 균사가 투명하여졌으며 생장하는 균사의 굵기도 가늘어지는 특성을 나타내었다. 병원균 접종 후 생육조사에 의하면 형질전환 식물체가 초장과 지상부, 지하부의 생체 중에서 모두 형질전환 되지 않은 식물체보다 다소 높게 나타났다. Fusarium에 의한 전형적인 병징인 뿌리썩음 병과 유관속 시들음 증상이 형질전환 되지 않은 식물체에서 병징의 scale은 3.2와 3.0으로 나타나는 반면 형질전환된 식물체에서는 2.0과 2.5으로 비교적 낮게 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권4호
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• pp.730-738
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• 2016

est19 is a gene from Bacillus sp. K91 that encodes a new esterase. A comparison of the amino acid sequence showed that Est19 has typical Ser-Gly-Asn-His (SGNH) family motifs and could be grouped into the SGNH hydrolase family. The Est19 protein was functionally cloned, and expressed and purified from Escherichia coli BL21(DE3). The enzyme activity was optimal at 60℃ and pH 9.0, and displayed esterase activity towards esters with short-chain acyl esters (C₂-C₆). A structural model of Est19 was constructed using phospholipase A1 from Streptomyces albidoflavus NA297 as a template. The structure showed an α/β-hydrolase fold and indicated the presence of the typical catalytic triad Ser49-Asp227-His230, which were further investigated by site-directed mutagenesis. To the best of our knowledge, Est19 is a new member of the SGNH hydrolase family identified from thermophiles, which may be applicable in the industrial production of semisynthetic β-lactam antibiotics after modification.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권11호
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• pp.1532-1539
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• 2012

The ${\alpha}$-galactosidase-coding gene agaAJB13 was cloned from Sphingomonas sp. JB13 showing 16S rDNA (1,343 bp) identities of ${\leq}97.2%$ with other identified Sphingomonas strains. agaAJB13 (2,217 bp; 64.9% GC content) encodes a 738-residue polypeptide (AgaAJB13) with a calculated mass of 82.3 kDa. AgaAJB13 showed the highest identity of 61.4% with the putative glycosyl hydrolase family 36 ${\alpha}$-galactosidase from Granulicella mallensis MP5ACTX8 (EFI56085). AgaAJB13 also showed <37% identities with reported protease-resistant or Sphingomonas ${\alpha}$-galactosidases. A sequence analysis revealed different catalytic motifs between reported Sphingomonas ${\alpha}$-galactosidases (KXD and RXXXD) and AgaAJB13 (KWD and SDXXDXXXR). Recombinant AgaAJB13 (rAgaAJB13) was expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). The purified rAgaAJB13 was characterized using p-nitrophenyl-${\alpha}$-D-galactopyranoside as the substrate and showed an apparent optimum at pH 5.0 and $60^{\circ}C$ and strong resistance to trypsin and proteinase K digestion. Compared with reported proteaseresistant ${\alpha}$-galactosidases showing thermolability at $50^{\circ}C$ or $60^{\circ}C$ and specific activities of <71 U/mg with or without protease treatments, rAgaAJB13 exhibited a better thermal stability (half-life of >60 min at $60^{\circ}C$) and higher specific activities (225.0-256.5 U/mg). These sequence and enzymatic properties suggest AgaAJB13 is the first identified and characterized Sphingomonas ${\alpha}$-galactosidase, and shows novel protease resistance with a potential value for basic research and industrial applications.

• 생명과학회지
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• 제19권7호
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• pp.845-851
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• 2009

본 연구는 5-L 발효기를 이용하여 재조합 고스트 박테리아(E.coli $DH5{\alpha}$/ pHCE-InaN-(enolase, GAPDH, sagA or piaA)-ghost 37 SDM) 백신의 산업화를 위해 탄소원 공급조건, 교반속도, 산소공급 조건등의 최적 배양조건과 고스트 박테리아 발현 유도를 위한 온도조절 시점과 그에 따른 발현효율 최적화를 조사하기 위해 수행하였다. 각각 다른 4종의 항원 유전자를 보유한 고스트 박테리아를 LB 배지를 이용하여 배양한 결과 모두 1 g / 1 glucose, 300 rpm, 1vvm에서 최대 균주 성장을 나타내었다. 고스트 박테리아 생성 효율의 경우 초기 대수증식기(OD$_{600}$=1.0)에서 고스트 발현을 유도했을 때 각각 최대효율인 99.99%를 나타내었으나 증기 대수증식기(OD$_{600}$=2.0)와 말기 대수증식기 (OD$_{600}$=3.0)에서는 고스트 박테리아 생성이 낮은 효율을 나타내었다. 또한 SDS-PAGE 와 western blot를 이용하여 각각 다른 4종의 항원 단백질 발현 여주를 확인한 결과 enolase (78kda), GAPDH (67kda),sagA(26kDa), piaA(26kDa)에서 항원 단백질 band를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구결과 확립된 배양 조건과 발현효율 최적화 조건은 연쇄구균증 질병에 대해 E.coli를 이용한 고스트 박테리아 백신이 양식 산업에 있어 상업적으로 유용한 백신의 최적생산을 위해 사용 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.455-462
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• 2016

Pseudomonas aeruginosa P-5 균주는 홀수개의 탄소수를 갖는 지방산으로부터 3-hydroxyvalerate (3HV)와 medium-chain-length (MCL) 3-hydroxyalkanoates (3HAs) 단위체로 구성된 popolyhydroxyalkanoate (PHA) 공중합체를 생산하는 특이한 성질을 갖고 있다. 이 균주가 갖고 있는 2개의 MCL-PHA synthases ($PhaC1_{P-5}$와 $PhaC2_{P-5}$)의 탄소길이에 따른 기질특이성을 비교하기 위하여 각각의 유전자를 PHA 생합성능이 결여된 돌연변이주 Pseudomonas putida GPp104에 도입하고 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$는 3HV와 MCL 3HAs로 이루어진 공중합체를 생산하지만 $PhaC1_{P-5}$는 단지 MCL 3HAs로 구성된 공중합체를 생산하였다. 이는 $PhaC2_{P-5}$가 $PhaC1_{P-5}$과는 달리 보다 짧은 탄소길이의 3-hydroxyvaleryl Co-A를 기질로 인지하여 합성반응에 이용할 수 있음을 보여주는 것이다. 또한 $PhaC2_{P-5}$의 효소활성 및 기질특이성의 변화를 유도하기 위하여 위치지정 돌연변이생성을 수행하고 P. putida GPp104과 다른 PHA 생합성능 결여 돌연변이주인 Ralstonia eutropha $PHB^-4$에서 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$ 내 두 개 아미노산의 치환(Ser326Thr과 Gln482Lys)이 공중합체의 3HV 함량을 크게 증진시키는 효과를 보였다. 두 개 아미노산이 모두 치환된 $PhaC2_{P-5}$ 유전자($phaC2_{P-5}QKST$)를 갖는 P. putida GPp104를 nonanoic acid가 탄소원으로 함유된 배지에서 배양하였을 때, 모균주에 비해 공중합체 함량과 공중합체 내 3HV 함량이 각각 2.5배 및 3.5배 증가하였다. 따라서 $phaC2_{P-5}QKST$를 포함하는 재조합 균주는 개량된 물성의 신규PHAs 생산에 유용할 것으로 기대된다.