• 미생물학회지
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• 제39권2호
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• pp.76-82
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• 2003

Alcaligenes faecalis T1의 Poly(3-hydroxybutyrate)(PHB) depolymerase활성 증진을 위해 DNA shuffling방법을 이용하였다. 제조된 A. faecalis T1의 PHB depolymerase 돌연변이 유전자의 library를 Pseudomonas syringae의 icenucleation protein유전자를 포함하는 발현벡터 pJHCll에 클로닝하여 약 7,000개의 형질전환체를 얻었다. 탄소원으로 PHB또는 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)를 포함하는 M9최소배지를 이용하여 형질전환체들로부터 활성이 서로 다른 돌연변이주들을 선별하였다. 이들의 PHB depolymease 활성은 평판배지에서의 halo형성 및 배양 상등액을 이용한 탁도 감소 실험으로 확인하였으며,형질전환체들 중에서 shuffling전의 대조군에 비하여 사용된 기질에 따라 효소활성이 1.8-3.2배 증진된 II-4 돌연변이주를 얻었다. DNA 염기서열의 분석을 통하여 II-4의 PHB depolymease에는 3개의 아미노산 치환(A1a209Va1, Leu258Phe, Asp263Thr)이 이루어졌음을 확인하였다. 여러 가지 돌연변이주의 아미노산 서열의 변화를 분석한 결과, PHB depolymerase의 catalytictriad주위에 기존 아미노산에 비하여 보다 소수성인 아미노산으로의 치환이 소수성 기질인 PHB에 대한분해 활성 중진에 기여하는 것으로 추정되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권3호
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• pp.243-248
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• 2004

산업적 R3HB의 생산을 위한 재조합 대장균의 pilot규모에서의 유가식 배양과 연속식 배양을 연구하였다. Pilot 규모에서의 R3HB생산을 위하여 안전한 two plasmid system pBRRed와 pMCS 105를 제작하였으며, 제작된 plasmids을 이용하여 여러 다른 대장균을 형질 전환하였다. 얻어진 재조합 대장균들을 30 l의 발효기에서 회분식 배양한 결과 대장균 XL-10 Gold(pBRRed, pMCS105)가 가장 높은 R3HB 농도를 보였다 30 1 발효기에서 대장균 XL-10 Gold (pBRRed, PMCS105)을 유가식 배양한 결과 22.4 g/1의 R3HB가 얻어졌으며, 생산성은 0.97 g/1-h를 보였다. 고농도의 R3HB를 고생산성으로 얻기 위하여 유가식 배양으로 높은 균체 농도를 얻은 후 연속 배양으로 R3HB를 생산하는 전략을 개발하였다. 그 결과 0.2 $h^{-1}$ 의 dilution rate에서 R3HB 생산성은 5.06 g/1-h를 보였다. 이러한 결과는 산업적 규모에서 재조합 대장균을 이용하여 R3HB를 고농도, 고생산성으로 얻을 수 있다는 것을 보여준다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제8권5호
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• pp.540-542
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• 1998

Five microorganisms capable of degrading an aromatic medium-chain-length polyhydroxyalkanoate ($PHA_{MCL}$), poly(3-hydroxy-5-phenylvalerate) (PHPV), were isolated from wastewater-treatment sludge. Among the isolates, JS02 showed degrading activity consistantly during several transfers. The isolate JS02 could hydrolyze another aromatic MCL copolyester, poly(3-hydroxy-5-phenoxyvalerate-co-3-hydroxy-7-phenoxyheptanoate), ［P(5POHV-co-7POHH)］, and other short-chain-length PHAs ($PHA_{SCL}) such as poly(3-hydroxybutyrate) ［P3(HB)］, poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) ［P(3 HB-co-4 HB)］, and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) ［P(3HB-co-3HV)］ with relatively low activity. The culture supernatant of JS02 showed hydrolyzing activity for the p-nitrophenyl esters of fatty acids.

• 한국환경과학회지
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• 제11권12호
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• pp.1315-1320
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• 2002

Since the enzymatic degradation of microbial poly[(R)-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate] (P(3HB-co-3HV)) initially occurs by a surface erosion process, a degradation behavior could be controlled by the change of surface property. In order to control the rate of enzymatic degradation, plasma gas discharge and blending techniques were used to modify the surface of microbial P(3HB-co-3HV). The surface hydrophobic property of P(3HB-co-3HV) film was introduced by CF$_3$H plasma exposure. Also, the addition of small amount of polystyrene as a non-degradable polymer with lower surface energy to P(3HB-co-3HV) has been studied. The enzymatic degradation was carried out at 37 $^{\circ}C$ in 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) in the presence of an extracellular PHB depolymerase purified from Alcaligenes facalis T1. Both results showed the significant retardation of enzymatic erosion due to the hydrophobicity and the enzyme inactivity of the fluorinated- and PS-enriched surface layers.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제28권2호
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• pp.71-79
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• 2000

Two typess of copolyesters, poly(3-hydroxybutyric acid-co-4-hydroxy-butyric acid)[P(3HB-co-4HB] and poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)[P(3HB-co-3HV)], with various monomer ratios and different degree of microstructural heterogeneity were synthesized from Ralstonia eutropha H16 and Hydrogenophaga pseudoflava by using ${\gamma}$-butyrolactone and ${\gamma}$-valerolactone, respectively. The two bacteria showed a large difference in the utilization of ${\gamma}$-butyrolactone for cell growth and PHA synthesis. H. pseudoflava synthesized P(3HB-co-4HB) copolyesters with a wide range of 4HB content from 13 to 96 mol% depending on culture conditions, whiel R. eutropha H16 was able to synthesize the copolyesters containing less than 20 mol% of 4HB. An increase in the 4HB content in the P(3HB-co-4HB) copolyesters synthesized by H. pseud-oflava induced an lowering of their melting temperatures as well as their enthalpies of fusion. The increase in the 4HB content, however, increased the rate of degradation by an extracellular P(3HB) depolymerase. NMR spectros-copy and differential scanning calorimetry showed that the P(3HB-co-4HB) copolyesters from H. pseudoflava were generally microstructurally heterogeneous. The P(3HB-co-4HB) copolyesters) synthesized by R. eutropha H16 were rather random copolymers showing less microstructural heterogeneity than those synthesized by H. pseudoflava. The NMR D value analysis suggested that the monomer distribution of the P(3HB-co-3HV) copolymers from the two bacteria were relatively random.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.371-377
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• 2007

나노기술과 바이오기술의 융합연구에 의해 나노바이오기술이 발전되고 있다. 나노바이오기술의 중요한 응용연구 중의 하나로서, 진단이나 바이오센서 분야에서 단백질-단백질 및 단백질-바이오물질간의 상호작용을 연구하기 위한 단백질 센서 칩이 개발되어 왔다. 본 논문에서는 단백질의 선택적 고정화를 위한 새로운 생체고분자 기질로 PHA를 이용하는 첫 번째 예로서, 단백질-단백질 및 항원-항체 반응의 구현을 나타내고자 하였다. 본 시스템은 PHA 표면 위에서 PHA depolymerase의 SBD와의 선택적 결합에 기반한 것으로, PHA depolymerase의 SBD와 융합된 단백질이 PHA가 코팅된 표면 위에 spotting 될 수 있고 미세접촉인쇄방법에 의해 PHA 위에 미세패턴이 제조되어지는 것을 알 수 있었다(52, 53). 이러한 새로운 전략이 PHA depolymerase의 SBD와 다른 단백질을 융합함으로서 미세 spotting과 미세패터닝이 가능하게 되었고 항원-항체의 생물학적 반응을 통해 많은 바이오센서 칩 연구에 응용될 수 있음을 확인하였다. 또한, PHA 마이크로 비드에도 PHA depolymerase의 SBD와 융합된 단백질을 고정시킴으로서 항원-항체 반응을 유도할 수 있음을 확인하였다(54). PHA의 구조를 변경하여 PHA 기판, PHA 필름, PHA 미세패턴, PHA 마이크로 비드 등을 이용할 수 있으며 multiplex assay를 동시에 진행할 수 있는 다양한 융합 단백질을 사용할 수 있을 것이다. 생분해성 플라스틱으로서 성공적으로 개발된 PHA를 이용한 새로운 플랫폼 기술이 PHA depolymerase의 SBD를 이용함으로서 특이적이고 선택적인 단백질의 고정화에 이용될 수 있음을 확인하였다. 본 전략이 다양한 단백질-단백질 및 단백질-바이오물질 반응을 이용한 바이오칩 및 바이오센서의 응용연구에 유용하게 사용될 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권8호
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• pp.872-876
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• 2001

Topological changes caused by the alkaline and enzymatic attacks of solution-grown, chain-folded lamellar crystals (SGCs) of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] P(3HB) have been studied in order to investigate the chain-folding structure in P(3HB) crystal regions. NaOH and an extracellular PHB depolymerase purified from Alcaligenes faecalis T1 were used for alkaline and enzymatic hydrolysis, respectively. The measurements were performed on crystals attached to a substrate which is inactive to degradation mediums. Both alkaline and enzymatic attacks lead to a breakup of the lamellar crystals along the crystallographic b-axis during initial erosion. Since hydrolysis preferentially occurs in amorphous regions, this morphological result reflects relatively loosely packed chains in core parts of lamellar crystals. Additionally, it was supported by the ridge formation along the b-axis in the lamellar crystals after thermal treatment at a low temperature because of the thermally sensitive nature of the loosely packed chains in lamellar crystals. However, the alkaline hydrolysis accompanied the chain erosions or scissions in quasi-regular folded lamellar surfaces due to smaller size of alkaline ions in comparison to the enzyme, resulting in the decrease of molecular weight.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권2호
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• pp.173-177
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• 2006

In this study, a novel strategy was developed for the highly selective immobilization of proteins, using the polyhydroxyalkanoate (PHA) depolymerase substrate binding domain (SBD) as an active binding domain. In order to determine the appropriacy of this method for immunodiagnostic assays, the single-chain antibody (ScFv) against the hepatitis B virus (HBV) preS2 surface protein and the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) envelope protein (SCVe) were fused to the SBD, then directly immobilized on PH A-coated slides via microspotting. The fluorescence-labeled HBV antigen and the antibody against SCVe were then utilized to examine specific interactions on the PHA-coated surfaces. Fluorescence signals were detected only at the spotted positions, thereby indicating a high degree of affinity and selectivity for their corresponding antigens/antibodies. Furthermore, we detected small amounts of ScFv-SBD (2.7 ng/mL) and SCVe-SBD fusion proteins (0.6ng/mL). Therefore, this microarray platform technology, using PHA and SBD, appears generally appropriate for immunodiagnosis, with no special requirements with regard to synthetic or chemical modification of the biomolecules or the solid surface.