• 생태와환경
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• 제52권2호
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• pp.105-117
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• 2019

동강 지류인 기화천의 저서성 대형무척추동물 군집 특성을 알아보기 위해 6지점을 대상으로 2013년 4월과 11월 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 출현한 저서성 대형무척추동물은 총 4문 5강 12목 29과 63종이었다. 출현 종수는 4월 조사에서 총 48종으로 지점별로 11~28종, 11월 조사에서 총 44종으로 지점별로 13~24종이 출현하였다. 계절별 출현 개체수는 4월 조사에서 $560{\sim}2,290inds.\;m^{-2}$, 11월 조사에서 $806{\sim}3,674inds.\;m^{-2}$로 다소 증가하였다. 종조성을 살펴보면 우점종으로는 깔따구류가 4월 조사에서 가장 많이 출현하였으며, 11월 조사에서 연날개수염치레각날도래가 가장 우점하였다. 섭식기능군은 4월의 경우 전체 지점에서 GC가 우세하였으나, 11월은 FC가 증가하는 경향을 나타냈다. 날도래목의 증가로 St.1, St.5, St.6의 EPT는 4월보다 11월에 증가하였으며, 양식장 주변에 위치한 St.2, St.3, St.4는 전체적으로 EPT가 낮게 나왔으나, 깔따구류의 감소로 BMI는 4월보다 11월에 더 좋아지는 것으로 나타났다. 조사지점의 환경요인은 St.1을 제외하고 비슷한 경향을 나타냈으며, 전기전도도, 염분농도, 수폭은 계절적 차이를 보였다. 환경요인과 저서성 대형무척추동물 군집을 다변량분석으로 살펴본 결과 조사시기에 따라 두 그룹으로 나누어졌으며, 이들 그룹은 전기전도도, 염도, 하상구성 특성과 밀접한 관계를 가지고 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권1호
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• pp.22-31
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• 2019

에케베리아 라우이(Echeveria laui)와 엘레강스(Echeveria elegans)의 기내 식물체 대량생산을 위하여 캘러스와 신초 유도, 신초생장과 발근에 영향을 미치는 생장조정제 종류 및 농도를 구명하고 형성된 식물체의 기외 순화조건을 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 캘러스 유도에 적합한 부위를 구명하기 위해 잎을 상부, 중부, 하부로 나누어 NAA와 BA의 농도별로 치상한 결과, E. laui는 엽상중부를 이용 하였을 때 $NAA\;1\;mgL^{-1}+BA\;1\;mgL^{-1}$의 혼용처리에서 캘러스가 100% 형성되었으며, E. elegans는 엽중부에서 $NAA\;2\;mgL^{-1}+BA\;4\;mgL^{-1}$ 혼용배지가 83.3%로 가장 높은 캘러스 형성을 보여 캘러스 형성에 효율적일 것으로 생각된다. 캘러스로부터 신초 형성율은 E. laui에서는 $NAA\;0.1\;mgL^{-1}+BA\;3\;mgL^{-1}$ 혼용배지, E. elegans는 $NAA\;0.3\;mgL^{-1}$ 단용배지에서 가장 높았다. 또한 신초의 증식에 적합한 배지는 E. laui는 $NAA\;1\;mgL^{-1}+BA\;1\;mgL^{-1}$ 혼용배지에서 신초가 10.4개, E. elegans는 $NAA\;1\;mgL^{-1}+BA\;0.1\;mgL^{-1}$ 혼용배지에서 12.0개로 신초가 가장 많이 형성되었으며, 형성된 재분화체는 정상적인 식물체로 생장하였다. 기외 순화조건의 경우, 용토에 따라 생육은 큰 차이를 보이지 않았으며, 관상가치를 고려하여 차광막 35 ~ 55%에서 순화 처리하는 것이 적합할 것으로 판단된다. 이러한 결과는 최적의 기내 배양 조건 및 재분화 식물체 순화조건 체계확립을 통해 고부가 다육식물인 E. laui와 E. elegans의 대량생산이 가능할 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.76-83
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• 2019

본 연구에서는 생분해성 고분자인 poly(3-hydroxbutyrate) (PHB)의 생산 비용 절감을 위해, 탄소원으로 폐식용유(waste frying oil, WFO)을 사용하여 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최적 생장 및 PHB 생합성 조건을 확립하였다. WFO와 새 식용류(fresh frying oil, FFO)의 지방산을 분석한 결과 FFO의 지방산 함량은 불포화지방산 82.6%, 포화지방산 14.9%를 차지하는 것으로 나타났으나 WFO의 경우 불포화지방산 56.3%와 포화지방산 33.5%로 FFO와 비교할 때 지방산 조성의 변화를 확인할 수 있었으며, 이러한 불포화지방산의 조성 변화는 가열, 산화반응 및 가수분해에 의한 화학적, 물리적 특성의 변화 때문인 것으로 사료된다. 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최대 건조세포중량과 PHB 생합성량(g/l)을 확인하기 위해 플라스크를 이용하여 탄소원 농도, 질소원 종류 및 배양 pH와 온도 및 시간을 확립하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO과 0.5 g/l의 $NH_4Cl$를 질소원으로 사용하여 pH 7 및 $20^{\circ}C$의 배양 조건에서 96시간 배양 시 최적의 건조세포중량과 PHB 생합성량을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 3 l jar fermenter를 이용하여 Pseudomonas sp. EML2의 생장 및 PHB 수율을 확인하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO를 단일 탄소원으로 사용하여 96시간 배양 시 3.6 g/l의 건조세포중량을 얻었으며 73.0 wt%의 PHB 축적률을 확인하였다. 이 경우 PHB 생합성량 2.6 g/l로 나타났다. FFO를 대조군으로 사용하여 대량배양 한 결과 WFO를 사용한 경우와 비슷한 건조세포중량(3.4 g/l), PHB 축적률(70.0 wt%), 그리고 PHB 생합성량(2.4 g/l)을 확인하였다. 본 연구에서 분리한 Pseudomonas sp. EML2는 WFO를 효과적으로 이용하여 PHB를 생합성 하였으며 이 균주와 WFO는 PHB의 산업적 생산을 위한 새로운 생산 후보자 및 탄소원으로서 이용될 수 있음을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제29권5호
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• pp.570-579
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• 2019

당뇨병은 서구화된 식습관으로 발생하는 심각한 만성대사질환의 하나이며, 당뇨병의 치료는 혈당을 정상적인 수준으로 유지하며 당뇨 합병증을 예방하는 것이다. 따라서 본 연구는 당뇨병 및 인슐린 저항성에 대한 유전적 분석에 널리 이용되는 C57BL/Ksj-db/db 당뇨동물모델을 이용하여 갈색거저리 유충(밀웜) 추출물의 6주간 섭취가 혈당개선에 미치는 영향에 대해 조사하고 이에 인슐린 민감성 개선과 당대사 조절을 통한 항당뇨 효과를 규명하고자 하였다. 제 2형 당뇨동물모델 실험 결과, db/db-MWE군(식이 0.5%)이 db/db-control군에 비해 유의적(p<0.05)으로 혈당이 감소하였다. 약물군인 db/db-RG군(식이 0.05%)은 부작용에 의해 눈에 띄게 체중이 증가하였으나, db/db-MWE군에서는 약물군에서의 체중증가와 같은 큰 부작용 없이 혈당 감소효과를 나타내었다. HbA1c와 혈장인슐린 농도의 경우 db/db-control군에 비해 db/db-MWE군이 유의적(p<0.05)으로 낮았다. 또한 골격근에서 p-IRS, p-AKT, PM-GLUT4의 발현을 확인한 결과, db/db-MWE군에서 db/db-control군에 비해 p-IRS, p-AKT, PM-GLUT4의 발현이 증가된 것을 알 수 있었다. 이는 밀웜 추출물의 섭취가 골격근 내로 당이 원활이 유입되도록 도와주어 인슐린 민감성을 개선시키며, 고혈당 증상을 개선시킨 것으로 사료된다. 밀웜 추출물을 식이에 0.5% 첨가하여 6주간 C57BL/Ksj-db/db 당뇨동물모델에 제공한 결과, 공복혈당과 HbA1c의 감소 및 인슐린 저항성을 개선시켰다. 이는 인슐린 민감성을 증가시키고, 당 대사 조절을 통해 고혈당 증상의 완화에 기인한 것으로 보인다. 따라서 밀웜은 당뇨병의 예방과 치료에 유용한 소재가 될 것으로 기대되며, 향후 제 2형 당뇨병 개선을 위해 더욱 다양한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권2호
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• pp.110-116
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• 2019

상토에 기비로 혼합된 질소의 $NH_4{^+}:NO_3{^-}$ 비율이 '녹광' 고추의 생장에 미치는 영향을 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 실험을 위해 코이어 더스트, 피트모스 및 펄라이트를 부피 기준 35:35:30%로 혼합한 상토를 조제하였으며, 상토원료 혼합과정에서 총 질소 농도가 $300mg{\cdot}L^{-1}$인 조건에서 $NH_4{^+}:NO_3{^-}$ 비율을 0:100, 27:73, 50:50, 73:27 및 100:0으로 조절한 5처리를 두어 실험하였다. 질소 외에 다른 필수원소를 포함한 비료는 모든 처리에서 동일한 농도로 조절하였고, 비료를 포함한 상토를 50구 플러그 트레이에 충진한 뒤 고추 종자를 파종하였다. 파종 전과 파종 후 상토의 pH, EC 및 다량원소 농도를 분석하였으며, 파종 7주 후에는 지상부 생장조사와 식물체 무기원소 함량을 분석하였다. 파종 전 상토 pH는 질소 비율에 따른 차이가 뚜렷하지 않았으나 생장이 진행되면서 $NO_3{^-}$의 비율이 높은 처리의 상토 pH가 상승하였다. $NH_4{^+}$의 비율이 클수록 파종 전 상토의 EC가 높았으나 모든 처리의 EC가 파종 3주 후부터 급격히 낮아지는 경향을 보였다. 고추묘 생장이 진행됨에 따라 상토의 $NH_4{^+}$-N, $NO_3{^-}$-N 그리고 다른 종류의 다량원소 농도가 EC 변화와 유사한 경향을 보이며 낮아졌다. 파종 7주 후 고추의 지상부 생장을 조사한 결과 $NH_4{^+}:NO_3{^-}$ 비율이 27:73과 50:50 처리구에서 전반적인 생장이 우수하였고, $NH_4{^+}$ 비율이 73% 이상일 경우 저조한 생장을 보였다. 또한 생장이 가장 우수하였던 50:50($NH_4{^+}:NO_3{^-}$) 처리구의 식물체내 T-N, K, Ca 및 Mg 등 다량 무기원소 함량이 가장 높았다. 이와 같은 결과를 고려할 때 '녹광' 고추의 플러그 묘 생장을 위해서는 상토에 기비로 혼합하는 전체 질소 중 $NH_4{^+}$의 비율을 27% 또는 50%로 조절하는 것이 묘 생장에 유리할 것으로 판단하였다.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권5호
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• pp.525-538
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• 2019

낙동강에 위치한 신규조성 습지의 현황 파악 및 관리 방안 마련을 위한 기초연구의 일환으로 부착규조류의 서식현황과 종다양성을 분석하고 부착돌말영양지수(TDI, Trophic Diatom Index)의 적용가능성을 평가하였다. 조사 기간 동안, 부착규조류는 총 38과 173종이 출현하였으며, 봄과 가을에 각각 156종, 154종으로 비슷한 종수를 나타냈다. 자기조직화지도(SOM)를 활용한 분석 결과, 부착규조류의 분포는 각 습지의 영양염류의 농도와 강우 등의 환경요인에 따라 영향 받는 것으로 나타났다. 클러스터 1의 경우, 대부분 가을시기이며, 총인과 총질소 등의 영양염류의 농도와 부착규조류의 종수 및 풍부도가 낮음에도 불구하고, 부착돌말영양지수가 높은 지점들로 구성되었다. 이와 반대로, 클러스터 4는 봄시기의 지점들이며, 총질소가 높음에도 불구하고 부착돌말영양지수가 낮은 특징을 보였다. 신규조성 습지 대부분이 유입 유출구 기능이 원활하지 않은 점을 감안하면, 여름철에 증가된 유량은 가을철에 영양염류 값을 감소시키며, 탁도 증가로 인해 빛의 유입이 원활하지 않아 부착규조류의 종수와 풍부도가 낮아진다. 이와 반대로, 봄철에는 낮은 수위로 인해 부착규조류가 부착할 수 있는 기질표면이 부족하며, 호오탁성 종이 정착 및 발달하기에 이른 시기이기 때문에 부착돌말영양지수 값이 낮게 측정된다. 다양한 기존 연구에서, 부착돌말영양지수를 서식환경 및 수질 평가지표로 활용하고 있으나, 본 습지는 흐름이 적고 정체수역에 가깝기 때문에 대부분 영양염류 농도가 높아 부착돌말영양지수의 평가지표 가치성은 낮은 것으로 판단된다. 여름강우나 유입 유출 조절부의 기능이 부착규조류의 종다양성과 분포에 영향을 미치는 점을 종합적으로 감안한 지속적이고 주기적인 추가 조사가 필요하다.

• 생명과학회지
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• 제31권1호
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• pp.90-99
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• 2021

본 연구에서는 poly (3-hydroxyalkanoate) (PHA)의 생산 비용을 줄이기 위해, 토양에서 분리된 균주 Pseudomonas sp. EML8을 이용하여 폐 튀김유(waste frying oil, WFO)를 단일 탄소원으로 하여 균주의 최적 생장 및 PHA의 생합성 조건을 확립하였다. WFO를 단일 탄소원으로 이용하여 Pseudomonas sp. EML8에 의해 생합성된 PHA를 gas chromatography (GC)와 GC mass spectrometry로 분석한 결과, 7.28 mol% 3-hydrxoyhexanoate, 39.04 mol% 3-hydroxyoctanoate, 37.11 mol% 3-hydroxydecanoate 및 16.58 mol% 3-hydoryxdodecanoate의 단량체로 이루어진 medium-chain-length PHA (mcl-PHAWFO)라는 것을 확인하였다. 플라스크로 배양한 결과, Pseudomonas sp. EML8의 최대 건조세포중량(dry cell weight, DCW) 및 mcl-PHAWFO의 최대 생산수율(g/l)은 WFO 20 g/l, (NH4)2SO4 0.5 g/l, pH 7 및 25℃의 조건에서 확인되었다. 이 결과를 바탕으로 3 l 발효기를 이용하여 48시간 배양한 후에 가장 높은 DCW, mcl-PHAWFO의 함량 및 mcl-PHAWFO의 생산수율(3.0 g/l, 62 wt% 및 1.9 g/l)을 얻었다. 대조군인 신선한 튀김유(fresh frying oil, FFO) 20 g/l를 탄소원으로 사용하여 이와 유사한 DCW, mcl-PHAFFO의 함량 및 mcl-PHAFFO의 생산수율(2.7 g/l, 62 wt%, 1.6 g/l)을 확인했다. 겔 투과 크로마토그래피 분석을 통해 mcl-PHAWFO 및 mcl-PHAFFO의 평균 분자량이 165-175 kDa인 것을 확인했으며, 열중량을 분석한 결과, mcl-PHAWFO 및 mcl-PHAFFO는 각각 260 및 274.7℃의 분해온도값을 보여주었다. 결론적으로 본 연구에서는 Pseudomonas sp. ML8과 WFO는 mcl-PHA의 생산을 위한 새로운 균주와 탄소원으로서의 사용 가능성을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제39권1호
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• pp.108-118
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• 2021

본 연구는 홍천군 명개리 열목어 서식지인 계방천의 어류 군집과 열목어 개체군 특성 및 서식지 주변 토지이용에 따른 상관성을 파악하고자 수행하였다. 조사는 2018년 7월, 9월, 10월 총 3회 조사를 실시하였다. 조사결과 총 6과 13종 882개체의 어류가 채집되었으며, 우점종은 금강모치, 아우점종은 참갈겨니로 확인되었다. 채집된 어류 중 법정보호종은 멸종위기야생생물 II급인 열목어와 가는돌고기가 출현하였으며, 천연기념물 제259호인 어름치가 확인되었다. 한국고유종은 총 10종으로 76.92%의 매우 높은 고유종 빈도로 나타났다. 계방천에서 열목어 추가조사를 포함하여 3회 조사 동안 총 99개체의 열목어가 채집되었다. 열목어 개체군의 생육상태와 생식능력 정도를 파악할 수 있는 전장-체중 상관관계 분석 및 비만도 지수(k) 분석을 실시한 결과 열목어의 회귀계수 b값은 3.1272, 비만도 지수(k)는 0.0006으로 분석되어 조사지역의 열목어 개체군은 비교적 안정적인 생육상태를 유지하고 있는 것으로 확인되었으나, 비교적 낮은 값을 유지하는 것으로 나타났다. 전장빈도분포 분석 결과 당년생 60~130mm, 1년생 140~200 mm, 2년생 이상의 개체는 200 mm로 추정되었다. QHEI는 130.0 (±2.0)~159.0 (±1.0)의 범위인 '양호~최적' 등급으로 분석되었다. HSI를 분석한 결과 최적의 수심은 0.45~0.55 m와 1.0 m 이상, 최적의 유속은 0.55~0.65m s^-1, 하상은 Boulder를 선호하는 것으로 확인되었다. 조사지점별 인근 토지이용 비율을 분석한 결과 산림지역 66.26~96.31%, 농업지역 0.00~23.79%, 도시지역 0.00~4.19%, 기타지역 3.69~8.87%로 분석되어 대부분의 지점에서 산림의 비율이 높게 나타났으며, 다음으로 농업지역의 비율이 높게 나타났다. 지점별 출현한 열목어 개체수와 다양한 항목 간의 상관성 분석을 실시한 결과, QHEI와 산림지역과는 양의 상관성(p<0.05), 농업지역과 도시지역과는 음의 상관성(p<0.05, p<0.01)으로 분석되어 서식지 주변의 토지이용 유형 및 변화 정도에 따라 열목어 개체군에 많은 영향을 미치며, 열목어 개체군 보호 및 관리를 위해는 서식지 주변 토지이용에 따른 관리방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.356-365
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• 2021

최근, 본 연구진은 담수 환경 유래 한천 분해 세균인 Cellvibrio sp KY-GH-1 (KCTC13629BP)의 전체 유전체 염기 서열을 분석하여 아가로오스를 L-AHG 및 D-갈락토오스로 가수분해시키는 아가레이즈들을 암호화하는 유전 정보를 탐색하였다. 그 결과, KY-GH-1 균주는 유전체 상의 약 77 kb 길이의 아가레이즈 유전자 클러스터 내에 9개의 β-아가레이즈 유전자들과 2개의 α-네오아가로비오스 가수분해효소(α-NABH) 유전자들을 지닌 것으로 나타났다. 이러한 유전자 정보를 바탕으로 KY-GH-1 균주가 한천을 탄소원으로 자화하기 위해 단량체인 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해시키는 공정은, 엔도형 GH16 β-아가레이즈, 엔도형 GH86 β-아가레이즈 등에 의해 개시되어 NA4, NA6, NA8 등을 생성시킨 후, 이들에 대해 엑소형 GH50 β-아가레이즈가 추가로 작용하여 NA2를 생성시키고, 이어서 GH117 α-NABH가 작용하여 생성된 NA2를 단량체 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해함으로써 종결되는 것으로 예측되었다. 대장균 발현 시스템과 PET-30a 벡터를 함께 사용하여, KY-GH-1 균주 유래의 GH50 패밀리 β-아가레이즈 유전자들(GH50A, GH50B, GH50C)과 GH117 패밀리 α-NABH 유전자들(GH117A α-NABH, GH117B α- NABH)을 발현시켜 His-태그 재조합 효소단백질들로 확보하여, 이들 효소단백질을 이용하여 효소 활성을 비교 분석한 결과, 재조합 GH50A β-아가레이즈가 세 개의 GH50A 패밀리 β-아가레이즈 동위효소들 중에서 가장 높은 엑소형 β-아가레이즈 활성을 나타내며, 또한 재조합 GH117A α-NABH가 NA2를 L-AHG와 D-갈락토오스로 강력하게 가수분해할 수 있으나 재조합 GH117B α-NABH는 NA2 가수분해 활성이 없음을 확인하였다. 연이어 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 효소 특성을 추가로 조사하였다. 아울러 이들 각 효소가 나타내는, 아가로오스를 분해하여 NA2를 생성시키는 효율성과 NA2를 분해하여 L-AHG 및 D-갈락토오스를 생성시키는 효율성을 평가하였다. 본 총설에서는, L-AHG 및 D-갈락토오스의 양산을 위한 아가로오스의 효소적 가수분해에 성공적으로 활용될 수 있을 것으로 기대되는, 담수 유래 한천 분해 세균 Cellvibrio sp. KY-GH-1 유래의 재조합 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 장점들에 대해 기술한다.