• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권3호
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• pp.151-159
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• 2005

Injury caused by reactive oxygen species (ROS), known as oxidative stress, is one of the major damaging factors in plants exposed to environmental stress. Chloroplasts are specially sensitive to damage by ROS because electrons that escape from the photosynthetic electron transfer system are able to react with relatively high concentration of $O_2$ in chloroplasts. To cope with oxidative stress, plants have evolved an efficient ROS-scavenging enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX), and low molecular weight antioxidants including ascorbate, glutathione and phenolic compounds. To maintain the productivity of plants under the stress condition, it is possible to fortify the antioxidative mechanisms in the chloroplasts by manipulating the antioxidation genes. A powerful gene expression system with an appropriate promoter is key requisite for excellent stress-tolerant plants. We developed a strong oxidative stress-inducible peroxidase (SWPA2) promoter from cultured cells of sweetpotato (Ipomoea batatas) as an industrial platform technology to develop transgenic plants with enhanced tolerance to environmental stress. Recently, in order to develop transgenic sweetpotato (tv. Yulmi) and potato (Solanum tuberosum L. cv. Atlantic and Superior) plants with enhanced tolerance to multiple stress, the genes of both CuZnSOD and APX were expressed in chloroplasts under the control of an SWPA2 promoter (referred to SSA plants). As expected, SSA sweetpotato and potato plants showed enhanced tolerance to methyl viologen-mediated oxidative stress. In addition, SSA plants showed enhanced tolerance to multiple stresses such as temperature stress, drought and sulphur dioxide. Our results strongly suggested that the rational manipulation of antioxidative mechanism in chloroplasts will be applicable to the development of all plant species with enhanced tolerance to multiple environmental stresses to contribute in solving the global food and environmental problems in the 21st century.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권2호
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• pp.220-227
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• 2010

식물 종자오일의 지방산은 인간에 필수 지방산을 공급하는 식용 및 생필품 생산에 필요한 다양한 산업원료로 사용된다. 식물 오일의 식용 및 산업용 적합성과 경제성을 극대화하기 위해 유전공학에 의한 종자오일의 양과 지방산 조성 변형을 위한 대사조절연구가 계속 진행되고 있다. 하지만 식물에 일반적으로 존재하지 않는, 산업적으로 유용한 특이지방산의 합성과 종자오일로의 축적은 한계가 있음이 알려져 있다. 그 이유는 재배가 용이하며 생산성이 높은 오일식물의 acyltransferase가 특이지방산에 대한 기질특이성이 떨어지며 또한 특이지방산에 대한 세포막지질에서 종자오일로 전환시키는 편집기작 (editing mechanism)이 없기 때문으로 사료된다. 최근에 모델식물의 종자오일의 축적에 관여하는 acyltransferase에 관한 유전자들이 클로닝되었고, 특이지방산이 합성되는 인지질에서의 편집기작에 관여하는 acyltransferase 유전자들이 밝혀져 이들 유전자들의 정보를 이용하여 특이지방산을 효과적으로 생산.증진할 수 있는 기술이 개발될 수 있을 것으로 기대한다. 피마자오일의 주성분인 산업용 특이지방산인 리시놀레인 지방산을 오일식물에서 생산하기 위해 이에 관여할 것으로 추정되는 11개의 acyltransferase 유전자를 피마자 유전체 데이터베이스에서 존재함을 확인하였다. 이들 유전자들의 도입에 의해 형질전환 식물이 갖고 있지 않은 리시놀레인산에 대한 기질 특이성을 부여하여 종자오일 내의 특이지방산의 생산을 증가시킬 것으로 기대된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제32권1호
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• pp.23-29
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• 1989

soybean hypocotyl에서 분리한 미토콘드리아로부터 submitochondrial particles와 matrix 단백질 추출액을 준비하고 전기분해법으로 제조한 superoxide를 처리하여 malate dehydrogenase 및 cytochrome C oxidase의 불활성화와 mitochondrial membrane의 과산화를 각각 조사하였다. 막에 결합되어 있는 cytochrome C oxidase나 수용액상태의 malate dehydrogenas는 모두 $O^{-}_{2}$에 대해 매우 민감하게 불활성화되었다. 즉 dismutation 반응이 빠르게 진행되어 실질적으로 효소의 불활성화에 기여하게 될 농도는 대단히 낮을 것으로 추정되는 $O^{-}_{2}$의 명목상 처리농도 1.4mM 전후에서 두 효소는 그 활성을 완전히 상실하였다. 한편 malondialdehyde의 생성을 지표로 하여 측정된 membrane 과산화는 인지질로서만 이루어진 liposome의 경우보다는 다소 낮은 수준이었으나 무시할 수는 없는 정도였다. mitochondrial membrane의 과산화가 상대적으로 억제된 것은 막에 결합되어 있는 항산화제 및 단백질들에 의한 $O^{-}_{2}$소거효과에 기인하였으리라 해석된다. 식물 미토콘드리아의 대표적인 대사과정인 TCA cycle과 호흡전자전달반응의 성분효소들인 malate dehydrogenase와 cytochrome C oxidase가 불활성화되었고 membrane이 과산화 되었다는 사실은, 식물의 냉해와 광피해 발현기작에서 공히공통적인 화학적 인자로 인정되는 $O^{-}_{2}$의 과잉생성 및 축적이 그것의 주 생성처인 미토콘드리아의 생화학적 기능과 구조에 미칠수 있는 파괴적 효과를 적절히 지시하는 것이다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제46권6호
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• pp.493-502
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• 2013

In this study, we designed to confirm the dietary effect of anti-obesity of fermented soybean curd residue (FSCR; SCR-Meju; Biji-meju) by A. oryzae, which is well known as a Korean traditional meju microbe. We observed that body weight gain, serum and hepatic lipid profile, as well as the activity of ROS generating enzyme and ROS scavenging enzyme in high-fat diet induced obese mice fed experimental diet (SCR and SCR-meju). Body weight gain and epididymal fat weight of HC (high-fat diet control) was markedly higher than that of NC (Normal control). Conversely, body weight gain and epididymal fat weight of the SCR (Biji) and SCR-meju (Biji-meju) group was significantly lower than that of HC; these of the SCR-meju group was lower than that of the SCR group. Furthermore, serum TG and total-cholesterol and LDL-cholesterol contents of SCR and SCR-meju groups were lower than that of HC, and HDL-cholesterol level of the SCR-meju group was significantly higher than that of HC. In conclusion, although precise mechanisms of the antiobese effects of SCR-meju in this study are unknown, the present study provides an experimental evidence that SCR-meju may prevent obesity and obesity related metabolic syndromes, such as hyperlipidemia, hypertension and diabetes, and liver disease by high-fat diet. Nevertheless, further study in this filed will be needed.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권3호
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• pp.616-625
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• 2005

It is likely that maltose could provide a good substrate for the bacteria in the intestine, when the pathogenic bacteria invade and colonize in human gut. For better understanding of this organism's maltose metabolism, a mutant that was not able to grow with maltose as a sole carbon source was screened from a library of mutants constructed by a random transposon mutagenesis. By a transposon-tagging method, malPQ genes encoding a maltodextrin phosphorylase and a 4-${\alpha}$-glucanotransferase, were identified and cloned from Vibrio vulnificus. The deduced amino acid sequences of malPQ from V. vulnificus were 48 to $91\%$ similar to those of MalP and MalQ reported from other Enterobacteriaceae. Functions of malPQ genes were assessed by the construction of mutants whose malPQ genes were inactivated by allelic exchanges. When maltose was used as the sole carbon source, neither malP nor malQ mutant was able to grow to a substantial level, revealing that the MalP and MalQ are the only enzymes for metabolic utilization of maltose. The malQ mutant exhibited decreased adherence toward intestinal epithelial cells in vitro, but there was no difference in the $LD_{50}s$ of the wild-type and the malQ mutant in mice. Therefore, it appears that MalQ is less important in the pathogenesis of V. vulnificus than would have been predicted by considering maltose as a most common sugar in the intestine, but not completely dispensable for virulence in mice.

• 한국균학회소식:학술대회논문집
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• 한국균학회 2015년도 추계학술대회 및 정기총회
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• pp.11-11
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• 2015

A total of sixty-six samples of Nuruk, a fermention starter used to make the Korean traditional rice wine, Makgeolli, were collected from central and southern regions of Korea in 2013 and 2014. We classified two groups of the Nuruk samples, "commercial" and "home-made", according to the manufacturing procedure and purpose of use. Commercial Nuruks were made in a controlled environment where the temperature and humidity are fixed and the final product is supplied to Makgeolli manufacturers. Home-made Nuruks were made under uncontrolled conditions in the naturally opened environment and were intended for use in the production of small amounts of home-brewed Makgeolli. We obtained more than five hundred isolates including filamentous fungi and yeasts from the Nuruk samples followed by identification of fungal species. Also we stored glycerol stocks of each single isolate at $-70^{\circ}C$. We identified the species of each isolate based on the sequences of ITS regions amplified with two different universal primer pairs. We also performed morphological characterization of the filamentous fungi and yeast species through observations under the microscope. We investigated the major fungal species of commercial and home-made Nuruks by counting the colony forming units (CFU) and analyzing the occurrence tendency of fungal species. While commercial Nuruks contained mostly high CFU of yeasts, home-made Nuruks showed relatively high occurrence of filamentous fungi. One of the representative Nuruk manufacturers used both domestic wheat bran and imported ones, mainly from US, as raw material. Depending on the source of ingredient, the fungal diversity was somewhat different. Another commercial Nuruk sample was collected twice, once in 2013 and again in 2014, and showed different diversity of fungal species in each year. Nuruks obtained from the southern regions of Korea and Jeju island showed high frequency of yeast such as Saccharomycopsis fibuligera and Pichia species as well as unique filamentous fungus, Monascus species. S. fibuligera was easily found in many Nuruk samples with high CFU. The major filamentous fungi were Aspergillus, Lichtheimia, Mucor and Penicillium species. In order to further our understanding of the isolates and their potential industrial applications, we assayed three enzymes, alpha amylase, glucoamylase and acid protease from 140 isolates out of about five hundred isolates and selected about 10 excellent strains with high enzyme activities. With these fungal isolates, we will perform omics analyses including genomics, transcriptomics, metabolic pathway analyses, and metabolomics followed by whole genome sequencing of unique isolates associated with the basic research of Nuruk and that also has applications in the Makgeolli making process.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권11호
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• pp.1951-1964
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• 2016

1,4-Dioxane-degrading bacterial consortia were enriched from forest soil (FS) and activated sludge (AS) using a defined medium containing 1,4-dioxane as the sole carbon source. These two enrichments cultures appeared to have inducible tetrahydrofuran/dioxane and propane degradation enzymes. According to qPCR results on the 16S rRNA and soluble di-iron monooxygenase genes, the relative abundances of 1,4-dioxane-degrading bacteria to total bacteria in FS and AS were 29.4% and 57.8%, respectively. For FS, the cell growth yields (Y), maximum specific degradation rate ($V_{max}$), and half-saturation concentration ($K_m$) were 0.58 mg-protein/mg-dioxane, $0.037mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 93.9 mg/l, respectively. For AS, Y, $V_{max}$, and $K_m$ were 0.34 mg-protein/mg-dioxane, $0.078mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 181.3 mg/l, respectively. These kinetics data of FS and AS were similar to previously reported values. Based on bacterial community analysis on 16S rRNA gene sequences of the two enrichment cultures, the FS consortium was identified to contain 38.3% of Mycobacterium and 10.6% of Afipia, similar to previously reported literature. Meanwhile, 49.5% of the AS consortium belonged to the candidate division TM7, which has never been reported to be involved in 1,4-dioxane biodegradation. However, recent studies suggested that TM7 bacteria were associated with degradation of non-biodegradable and hazardous materials. Therefore, our results showed that previously unknown 1,4-dioxane-degrading bacteria might play an important role in enriched AS. Although the metabolic capability and ecophysiological significance of the predominant TM7 bacteria in AS enrichment culture remain unclear, our data reveal hidden characteristics of the TM7 phylum and provide a perspective for studying this previously uncultured phylotype.

• 한국식품영양과학회지
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• 제32권8호
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• pp.1337-1343
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• 2003

산화적 스트레스를 많이 받는 당뇨상태에서 항산화활성이 높은 부추의 섭취가 지질 및 단백질 산화, 활성산소종의 생성, 항산화 효소계 활성 변화 및 lipofuscin생성에 미치는 영향을 조사하고자 S.D.계 쥐에게 streptozotocin을 복강투여하여 당뇨병을 유발시킨 후 대조군 식이와 10% 부추식이를 14주간 섭취시켰다. 부추의 섭취는 대조군식이에 비해 간보다는 피부조직에서 지질 및 단백질 산화를 유의적으로 감소 시켰고(p<0.05), 반응성이 큰 활성산소종인 hydroxyl radical의 생성도 당뇨군에 비해 유의적으로 감소된 것으로 나타났다(p<0.05).부추의 섭취는 간과 피부조직의 항산화 효소계 활성을 증가시키는 것으로 나타났으며 심장과 눈 조직에서 노화색소인 lipofuscin을 측정한 결과 당뇨군에 비해 당뇨부추군에서 감소하였고 특히 눈에서 유의적으로 감소하였다(p<0.001). 이상의 결과로 부추의 섭취는 당뇨 합병증을 일으키는 주요 원인인 산화적 스트레스를 억제하는 효과를 나타내었고, 당뇨 합병증의 증상완화에 도움을 줄 것으로 기대되어 진다.

• 농약과학회지
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• 제9권4호
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• pp.338-346
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• 2005

Carbendazim의 랫드 간 해독체계에 대한 영향을 검색하기 위하여 간장독성의 지표 효소인 혈장 ALT(alanine aminotransferase) 및 AST(aspartate aminotransferase) 활성, 간에 대한 독성, 해독 및 대사에 대한 영향을 구명하기 위하여 간 GSH(glutathione), GST(glutathione-S-transferase), cytochrome P450 및 cytochrome P450 reductase 활성을 375, 750, 1,500 mg/kg 약량에서 측정한 결과 혈장 ALT 및 AST 활성이 120분 후에 약간의 증가가 있었으나 특이한 독성증상은 관찰되지 않았다. GSH는 고농도와 중농도 120분에서 20%의 함량증가가 있었고, GST는 120분까지 $36{\sim}50%$ 정도의 활성저해가 있었으나 240분에는 활성이 회복되었다. Cytochrome P450함량은 60분까지 $25{\sim}50%$까지 함량이 저하되었으나 120분에 70%이상 회복되었고, 240분 저농도에서는 거의 회복되었으며, cytochrome P450 reductase도 120분까지 $25{\sim}50%$ 활성저해가 있었으나, 240분에는 무처리 군의 활성과 유사하게 회복되어 대사관련 효소에 대한 손상은 크지 않을 것으로 판단되었다. 이상의 결과에서 benzimidazole 계 살균제인 carbendazim은 생체내 해독 및 대사관련 체계에 영향이 적은 농약으로 급성적인 중독은 일으키지 않을 것으로 판단되었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제26권4호
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• pp.675-681
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• 1997

체내에서 영양소의 흡수에 영향을 미치는 에탄올과 섬유소 및 단백질의 급여수준에 따른 이 들 상호작용을 구명하기 위해 에탄올을 투여한 횐쥐에게 단백질 급여 수준을 7%와 20%로 달리 하고 섬유소를 5%와 10% 첨가한 실험식이를 5주간 급여하므로써 이들 영양소가 에탄을 대사효소와 항산화 물질에 미치는 영향을 관찰하였다. Aldehyde dehydrogenase(ADH)와 microsomal ethanol oxidizing system(MEOS) 활성은 에탄을 투여시 대조군에 비해 유의적으로 증가하였으며, 특히 MEOS 활성은 단백질 정상 급여와 정상섬유소 급여시 그 증가가 현저하였다. 에탄을 투여로 감소된 aldehyde de-hydrogenase(AIDH) 활성은 정상섬유소군의 경우 단백질 적정 급여시 유의적인 감소를 나타내었다. Cytoch-rome P-450(P-450) 활성은 에탄을 투여로 증가되었으며 에탄을 투여군에서 단백질 정상급여와 과량의 섬유소 급여로 유의하게 감소되었다. Xanthine oxidase (XO) 활성은 에탄을 투여로 증가하는 경향이었으며, 저 단백군에 비하여 단백질 적정 급여시 유의적인 증가를 나타내었다. 또한 섬유소 급여수준에 따른 XO 활성은 에탄올 투여군 중 단백질 정상군에서만 유의적인 차이가 관찰되었다. 에탄을 투여는 간조직 중의 글루타티온 함량을 유의적으로 감소시켰으며, 단백질 결핍에 따른 영향이 현저하게 나타났다. 간조직 중의 지질과 산화 함량은 단백질 결핍시 에탄올 투여로 증가하였다. 이상의 결과에서 에탄올을 해독키 위하여 간의 ADH와 MEOS 활성이 증가되었으며 이로 인해 생성된 아세트알데히드는 AIDH 보다 XO를 통해 해독된 것으로 나타났다. 또한 에탄올 대사효소 활성에 요구되는 단백질 공급과 10% 즉, 과량의 섬유소 급여 보다 5% 섬유소 급여시 에탄올성 간손상을 경감시킬 수 있을 것으로 사료된다.