• Animal Bioscience
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• 제37권2_spc호
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• pp.337-345
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• 2024

Ruminants possess a specialized four-compartment forestomach, consisting of the reticulum, rumen, omasum, and abomasum. The rumen, the primary fermentative chamber, harbours a dynamic ecosystem comprising bacteria, protozoa, fungi, archaea, and bacteriophages. These microorganisms engage in diverse ecological interactions within the rumen microbiome, primarily benefiting the host animal by deriving energy from plant material breakdown. These interactions encompass symbiosis, such as mutualism and commensalism, as well as parasitism, predation, and competition. These ecological interactions are dependent on many factors, including the production of diverse molecules, such as those involved in quorum sensing (QS). QS is a density-dependent signalling mechanism involving the release of autoinducer (AIs) compounds, when cell density increases AIs bind to receptors causing the altered expression of certain genes. These AIs are classified as mainly being N-acyl-homoserine lactones (AHL; commonly used by Gram-negative bacteria) or autoinducer-2 based systems (AI-2; used by Gram-positive and Gram-negative bacteria); although other less common AI systems exist. Most of our understanding of QS at a gene-level comes from pure culture in vitro studies using bacterial pathogens, with much being unknown on a commensal bacterial and ecosystem level, especially in the context of the rumen microbiome. A small number of studies have explored QS in the rumen using 'omic' technologies, revealing a prevalence of AI-2 QS systems among rumen bacteria. Nevertheless, the implications of these signalling systems on gene regulation, rumen ecology, and ruminant characteristics are largely uncharted territory. Metatranscriptome data tracking the colonization of perennial ryegrass by rumen microbes suggest that these chemicals may influence transitions in bacterial diversity during colonization. The likelihood of undiscovered chemicals within the rumen microbial arsenal is high, with the identified chemicals representing only the tip of the iceberg. A comprehensive grasp of rumen microbial chemical signalling is crucial for addressing the challenges of food security and climate targets.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제39권1호
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• pp.29-36
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• 2011

그람음성 간균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 비뇨기, 각막, 호흡기, 화상부위 등에 광범위하게 감염하는 기회감염성 병원균으로, 병원성의 발현에 세균의 세포밀도 인식 기전인 쿼럼 센싱(quorum sensing)이 매우 중요하게 관여한다. 사전 연구에서 녹농균 감염력을 제어하기 위한 방법으로 쿼럼 센싱의 주 신호물질인 N-3-oxododecanoyl-HSL(3OC12-HSL)의 분자 구조가 변형된 물질들을 합성하여 쿼럼 센싱 억제물질로 사용하고자 하였으며, 그 중 두 개의 물질들(5b, 5f)이 대장균을 이용한 스크리닝을 통해 녹농균의 주요 쿼럼 센싱 수용체 단백질인 LasR의 활성을 억제할 수 있음을 확인하였었다. 본 연구에서는 이 물질들의 효과를 보다 면밀히 분석하기 위하여 실제 녹농균에서 이 물질들이 쿼럼 센싱과 병독성을 억제할 수 있는지 분석해 보았다. 대장균을 이용한 리포터 분석에서와는 달리, 5b와 5f 모두 녹농균에서 직접 처리하였을 때는 LasR의 활성에 영향을 주지 못하였다. 대신 이 물질들은 녹농균의 또다른 쿼럼 센싱 수용체 단백질인 QscR의 활성에 선택적으로 영향을 주었다. 흥미롭게도 이 물질들의 효과는 대장균에서 얻어진 결과와는 달랐으며 다소 복잡하였다. 두 물질 모두 낮은 농도 범위(<10 ${\mu}m$)에서 QscR의 활성을 증가시켰으며, 높은 농도의 5f(${\approx}$1 mM)는 QscR을 강하게 억제하였다. 두 물질 모두 중요한 병독인자인 프로테아제 활성에는 영향을 주지 않으면서도, 만성감염을 매개하는데 중요한 생물막의 형성은 의미있게 감소시켰다. 특히 5f는 생물막의 성숙단계 보다는 녹농균 세포의 초기 부착을 억제하였다. 이러한 결과들을 바탕으로, 5f의 경우 독성의 증가 없이 생물막 형성을 억제할 수 있는 물질로 응용이 가능하다고 제안한다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제48권1호
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• pp.1-15
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• 2005

농작물이 병해충 및 잡초 등에 의하여 피해를 받게 되면 농업생산성은 상당히 저하된다. 따라서 농업생산성을 높이기 위하여 합성농약을 과용해 왔고, 이로 인하여 토양의 질과 농업환경이 파괴되는 결과를 초래하고 있어서 지속적인 농업이 점차 어려워지고 있다. 오늘날의 농업은 농업환경의 파괴를 최소화하고 농산물의 안전성을 확보함과 동시에 생산성을 증대해야하는 복합적인 문제에 직면해 있다. 한편, 식물은 일반적으로 생존하기 위하며 외부의 침입으로부터 자신을 보호하거나 자신의 영역을 확보하기 위하며 다양한 종류의 2차대사물질을 생산하고 방출한다. 병원균이 침입했을 때 식물이 생산하는 항생물질인 phytoalexin으로는 화본과 식물의 경우 flavonoid계와 diterpenoid계의 물질을 생성하고, 쌍자엽 식물은 감염된 병원균의 종류에 상관없이 Leguminosae과는 flavonoids계, Cruciferae과는 indole 유도체, Solanaceae과는 sesquiterpenoid계, Umbelliferae과는 coumarin계 물질들을 생성하여 병원균에 저항성을 가진다. 곤충의 생리작용을 저해하거나 섭생을 싫어하게 하는 기능의 물질로는 terpene계의 pyrethrin, azadirachtin, limonin, cedrelanoid, toosendanin, fraxinellone/dictamnine 등이 있으며, alkaloid계로서는 terpenoid와 alkaloid가 결합된 sesquiterpene pyridine 및 norditerpenoids alkaloids와 azepine계, amide계, loline계, stemofoline계, pyrrolizidine계 alkaloids 등이 있다. 식물은 또한 자신의 영역을 확보하기 위하여 다른 식물의 생장을 저해하는 물질을 생성하는데 여기에는 terpene계의 essential oil 및 sesquiterpene lactone과 이외에 benzoxazinoids, glucosinolate, quassinoid, cyanogenic glycoside, saponin, sorgolennone, juglone 등 다수의 2차 대사물질들이 있다. 이와 같은 기능의 2차 대사물질을 병해충 및 잡초 방제에 직, 간접으로 이용하는 것은 친환경농업의 한 가지 방법일 수 있다. 그러나 천연물질들은 자연계에서 쉽게 분해되어 효율이 떨어지는 경우가 많고 식물을 통하여 생산하는데도 한계가 있다. 따라서 보다 안전성과 효율성이 뛰어난 2차 대사물질을 찾아내는 연구와 아울러 방제기능이 있는 물질의 생합성경로를 구명하고 대사공학적으로 이용하므로 병해충에 저항성이 있고 잡초 방제효과를 갖는 형질전환 식물을 육성하는 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.180-186
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• 2012

그람 음성균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 다양한 환경에 존재하는 기회감염성 병원균으로, 병원성의 발현에 쿼럼센싱(QS) 기전이 중요한 역할을 담당한다. 녹농균의 여러 QS 신호물질 수용체들 중 하나인 QscR은 다른 QS 수용체들과는 구분되는 특별한 특성들을 가진다. 본 연구에서는 이러한 특성들 중 특히 넓은 신호물질 특이성을 QscR에 부여해 주는 아미노산 잔기가 무엇인지 알아보기 위해, QscR의 72번째 threonine, 132번째 arginine, 140번째 threonine 잔기가 각각 isoleucine, methionine, isoleucine 잔기로 치환된 돌연변이 QscR들($QscR_{T72I}$, $QscR_{R132M}$, $QscR_{T140I}$)을 제조하였다. 이들의 활성을 측정해 보았을 때 $QscR_{R132M}$은 N-3-oxododecanoyl homoserine lactone (3OC12-HSL)에 대한 반응성이 사라졌고, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 민감성이 많이 감소하기는 하였으나 여전히 3OC12-HSL에 대한 반응성을 가지고 있었다. 이들 돌연변이 QscR들에 다양한 구조의 acyl-HSL을 처리해 보았을 때, $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 야생형 QscR처럼 자기 자신의 신호물질인 3OC12-HSL 보다 N-decanoyl HSL (C10-HSL)이나 N-dodecanoyl HSL (C12-HSL)처럼 10개 혹은 12개의 탄소 사슬을 가지면서 3번째 탄소에 oxo-moiety가 없는 acyl-HSL에 대해 더 높은 반응성을 보였으며, $QscR_{R132M}$은 3OC12-HSL 뿐만 아니라 본 연구에서 사용된 어떤 acyl-HSL에도 반응성을 보이지 않았다. 또한 $QscR_{T72I}$와 $QscR_{T140I}$는 QscR 억제제인 5f에 의해 야생형 QscR과 비슷한 수준으로 활성이 억제되었다. 이러한 결과들은 130번째 arginine의 경우 QscR의 활성과 acyl-HSL들과의 결합에 중요한 역할을 하는 반면, 72번째와 140번째 threonine들의 경우 QscR의 활성에는 중요하지만, 다른 구조의 acyl-HSL들에 대한 선택적 결합이나, 경쟁적 억제자들의 결합 간섭에는 영향을 주지 않음을 시사하는 것이다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제10권2호
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• pp.1-11
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• 1983

황소의 정액에서 베타 굴룩유로니다아제를 부분적으로 정제하였다. 이 정제과정에는 $(NH_4)_2SO_4$ 의 분획분리법, 두개의 연속적인 DEAE-셀루로오즈 콜럼 및 등전초점화법(pH4-6) 및 세파덱스 G-200의 절여과 방법이 쓰여졌다. 등전초점화(lsoelectric focusing)법을 사용했을때 pH5.13에서 베타 굴룩유로니다아제는 한 형태의 단백질로 존재하였다. 고도로 정제된 베타 굴룩유로니다아제는 전기영동법에 의해 한개의 주된 띠와 약간의 불순물의 띠로 나타났고 특수활동도는 34Units/mg 단백질로 나타났다. 이 효소는 pH 5.2 와 $48^{\circ}C$ 에서 가장 높은 활동도를 나타냈다. 알부민이나 0.15M 소금용액에서 베타 굴룩유로니다아제는 활동도가 상승됐다. 페놀프타레인-모노-베타-굴룩 유로닉산을 기질로 사용했을때 km값은 2.9mM 이었고 Vmax값은 $0.8{\mu}$mole/min 이었다. 대두의 콘카나발린 A에 흡착하는 것으로 보아 이 효소는 당단백질임이 확인됐다. 토끼, 사람의 정자 아크롬좀 추출물 및 정액에서 이 효소는 높은 활성도를 나타냈다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제40권1호
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• pp.85-88
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• 1997

Chrysanthemum속(屬) 식물의 성분 및 생리활성물질에 대한 연구의 일환으로, 구절초 꽃의 chloroform 분획물을 재료로 B. subtilis, 및 V. aureus 및 v. parahaemolyticus에 대한 activity-guieded fractionation을 실시하여 항균성 물질 두가지를 얻었다. 항균력실험 결과,화합물I은 $100\;{\mu}g/disk$의 농도에서 세가지균주 모두에 활성이 있었고 화합물 II는 B. subtilis와 V. parahaemolyticus에만 활성이 나타났다. 화합물 I과 화합물 II는 현재 식품보존료로 사용되는 benzoic acid 및 sorbic acid와 비교해볼 때, B. subtilis와 v. perahaemolyticus에 대하여 대략 5배정도 강한 항균력을 나타내었다. $^1H,\;^{13}C\;NMR,\;DEPT,\;^1H-^1H\;COSY,^{13}C-^1H\;COSY$ 및 Mass spectrum 등을 분석한 결과, 화합물 I과 II는 sesquiterpene lactone인 angeloylcumambrin B($C_{20}H_{25}O_5,$ MW=346)와 cumambrin A($C_{17}H_{25}O_5,\;W=346$)로 각각 동정되었으며 이들은 구절초에서는 처음 분리되었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제33권5호
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• pp.664-671
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• 2013

본 연구에서는 식육의 재구성에 첨가되는 식염의 함량을 줄인 저염 재구성육 제품을 제조하기 위하여 다양한 결착제의 활용, GdL 첨가 및 초고압처리 수준에 따른 재구성돈육의 품질 특성을 조사하였다. 본 연구에서 첨가된 0.5% GdL 수준은 제품의 pH를 유의적으로 감소시키며, GdL 자체 혹은 초고압처리에 의한 식육단백질의 젤 형성에 기인하여 효과적으로 pH 저하에 따른 보수력 감소를 억제할 수 있었다. 또한 첨가된 결착제에 의한 부가적인 보수력 및 조직감 향상을 얻을 수 있었다. 따라서 본 연구결과 초고압 처리 및 GdL을 조합 사용함으로써 식육 재구성에 요구되는 식염의 함량을 0.5%까지 저감시킬 수 있었으며, 다양한 식물성 단백질을 활용한 식육 재구성이 가능할 것으로 기대되었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제45권3호
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• pp.546-552
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• 1998

연구배경: Macrolide란 구조식에 14-number macrocyclic lactone ring을 갖는 항생제를 총칭한다. 최근 개발된 clarythromycin, azythromycin, roxithromycin 등은 기존의 erythromycin에 비하여 소화관 흡수가 용이하고, 반감기가 길며, 위장관 부작용은 덜하면서 몇몇 세균속에 대해서는 더욱 강력한 항균 효과가 있다고 알려져 있다. Erythromycin은 간장의 cytochrome P-450 효소계에 의해 불활성화 되기 때문에, 특히 호흡기 질환 환자에서 사용되는 theophylline의 혈중농도를 증가시켜 theophylline toxicity를 초래할 수 있다고 알려져 있다. 그러나 현재까지 new macrolide에 있어서는 이러한 효과에 대해서는 임상 연구가 미미한 실정이다. 방 법: 기관지 천식환자에서 erythromycin (1000mg/day), clarithromycin(500mg/day), azithromycin(500mg/day), roxithromycin(300mg/day) 등을 theophylline(400mg/day)과 경구 복합 투여하여, 투여전, 투여 후 1주 및 4주(azythyromycin은 1주)에 각각 theophylline 혈중 농도와 청소율을 측정하여 혈중 theophylline 농도 및 청소율에 대한 erythromycin과 new macrolides 항생제의 영향을 평가하고자 하였다. 결 과: Erythromycin과 roxithromycin 투여군에서는 투여 1주 후부터 유의한 theophylline 혈중농도의 상승을 보였으며 특히, erythromycin 투여군에서는 2예에서 병합 투여를 중지하였다. 이러한 소견은 theophylline 청소율에서도 유사하였으나 1주 및 4주간에는 유의한 상승소견을 보이지 않았다. Clarithromycin, azithromycin 투여군에서는 병합 투여중 유의한 혈중 농도의 상승이나 청소율의 감소 소견은 관찰되지 않았다. 결 론: 이상의 결과로 erythromycin 혹은 roxithromycin 투여 환자에 대하여 theophylline을 동시에 복합 투여하는 경우 혈중 theophylline 농도가 예상보다 증가될 수 있으므로 적절한 주기적 관리가 요할 것으로 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권6호
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• pp.937-945
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• 2020

N-acyl-homoserine lactone (AHL)-mediated quorum sensing (QS) plays a major role in development of biofilms, which contribute to rise in infections and biofouling in water-related industries. Interference in QS, called quorum quenching (QQ), has recieved a lot of attention in recent years. Rhodococcus spp. are known to have prominent quorum quenching activity and in previous reports it was suggested that this genus possesses multiple QQ enzymes, but only one gene, qsdA, which encodes an AHL-lactonase belonging to phosphotriesterase family, has been identified. Therefore, we conducted a whole genome sequencing and analysis of Rhodococcus sp. BH4 isolated from a wastewater treatment plant. The sequencing revealed another gene encoding a QQ enzyme (named jydB) that exhibited a high AHL degrading activity. This QQ enzyme had a 46% amino acid sequence similarity with the AHL-lactonase (AidH) of Ochrobactrum sp. T63. HPLC analysis and AHL restoration experiments by acidification revealed that the jydB gene encodes an AHL-lactonase which shares the known characteristics of the α/β hydrolase family. Purified recombinant JydB demonstrated a high hydrolytic activity against various AHLs. Kinetic analysis of JydB revealed a high catalytic efficiency (k_cat/K_M) against C4-HSL and 3-oxo-C6 HSL, ranging from 1.88 x 10⁶ to 1.45 x 10⁶ M^-1 s^-1, with distinctly low K_M values (0.16-0.24 mM). This study affirms that the AHL degrading activity and biofilm inhibition ability of Rhodococcus sp. BH4 may be due to the presence of multiple quorum quenching enzymes, including two types of AHL-lactonases, in addition to AHL-acylase and oxidoreductase, for which the genes have yet to be described.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권2호
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• pp.83-91
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• 2012

본 총설은 N-acyl-homoserine lactone (AHL)에 기반한 quorum sensing(QS)을 비롯한 다양한 QS 시스템 및 생물막 형성과의 관련성에 대한 연구 동향을 정리하였다. 또한 anti-QS으로서 quorum quenching 전략을 이용한 생물막 억제 연구 동향에 대해 중점적으로 서술하였다. 세균의 독특한 신호전달 체계인 QS는 AHL과 같은 특정한 신호분자의 농도에 의해 세균의 집단적 행동 양식이 결정되는 세포밀도-의존성 유전자 발현 조절 메커니즘이다. QS 시스템은 미생물의 부착 및 생물막 형성에 있어 중요한 역할을 한다. AI-1이나 AI-2에 의한 QS는 생물막 형성 과정에 필요한 세포외 다당류, 단백질, 세포 외 DNA 등 주요한 구성 성분 등의 생산뿐만 아니라, 세균의 운동성 조절, 부착, 생물막 해체 과정까지도 조절하는 기능을 한다. 일부 세균의 경우 QS시스템 이외에도 second messenger로 알려진 c-di-GMP에 의한 signaling이 QS와 서로 연결되어 생물막 형성이나 병독성과 같은 타깃들을 함께 조절한다. 생물막은 병원성 세균에 의한 감염 시 여러 가지 병독성 가운데 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 생물막 형성을 조절하는 QS를 차단하기 위한 다양한 anti-quorum sensing 전략이 연구되고 있다. Anti-QS 접근 방식은 의학적 이용뿐만 아니라 물에 노출되어있는 MBR을 비롯한 많은 산업적 장치 등에서 생물막 형성으로 인한 손상 및 오염을 방지하기 위해 쓰일 수 있다. Anti-QS 전략 중 신호분자인 AHL을 무력화 시키는 quorum quenching 효소(AHL-lactonase, AHL-acylase, oxidoreductas)를 이용하여 생물막 형성을 억제할 수 있으며, 막을 이용한 수처리 공정에서 막에 발생하는 biofouling을 완화시킬 수 있는 새로운 anti-fouling 처리 기술로서 이러한 QQ 효소의적용 가능성을 보여 주고 있다.