• 제목/요약/키워드: bacteriophages

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벼 흰잎마름병균 파지의 생태학적 특성 및 이를 이용한 생물방제 (Ecological Characteristics of Bacteriophages Infecting Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Their Use as Biocontrol Agents)

  • 유상미;노태환;김동민;전태욱;이영기;이세원;유오종;김병석;이용훈
    • 식물병연구
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    • 제17권1호
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    • pp.90-94
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    • 2011
  • Xanthomonas oryzae pv. oryzae에 의해서 발생하는 벼 흰잎마름병은 세계적으로 벼 재배지역에서 큰 피해를 주고 있다. 그러나, 이 병의 효과적인 방제 수단은 적은 실정이다. 본 연구에서는 국내 벼 재배지의 관개수에서 분리한 Xoo 파지를 이용하여 흰잎마름병을 생물적으로 방제하고자 하였다. 먼저 포장에서의 사용가능성을 확인하기 위하여 pH, 온도, 자외선에 대한 Xoo 파지의 안정성을 조사하였다. Xoo 파지는 pH 5-pH 10 사이에서는 안정적이었고, $50^{\circ}C$에서 1시간 이상 처리시 대부분 불활성화 되었다. 자외선을 조사하였을 때는 약 2분간의 노출에서도 불활성화 되었다. 벼의 유묘에 살포한 파지는 세균이 없이도 7일간 벼 잎에서 활성을 유지하였고, 스킴 밀크에 혼합하여 살포하면 PBS 완충액에 넣어 살포한 것 보다 10배 이상의 생존율을 보였다. 그러나 이러한 생존율의 증가에도 불구하고 포장에서의 방제효과는 저조하였다. 하지만 파지 혼합액을 Tecloftalam WP, ASM 등과 혼합하여 동시에 살포하면 방제효과가 월등히 증가하였다. 이상의 결과는 Xoo 파지가 흰잎마름병의 방제에 사용될 수 있으며, 약제의 사용 빈도나 농도를 줄여 줄 수 있을 것임을 의미한다.

RNA-sequencing을 이용한 제주도 인접 바다의 메타전사체 프로파일링 (Marine Metatranscriptome Profiling in the Sea Adjacent to Jeju Island, Korea, by RNA-sequencing)

  • 황진익;강민경;김강은;정승원;이택견
    • 생명과학회지
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    • 제30권7호
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    • pp.625-629
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    • 2020
  • 바다는 바이러스를 포함하는 다양한 생물체의 풍부한 자원을 제공한다. 본 연구에서는 계절에 따른 제주 바다의 해양 미생물 군집을 확인하기 위해 3월과 12월에 해수 샘플을 수집하여 total RNA를 추출, HiSeq2000 및 de novo 전사체 어셈블리를 사용한 NGS를 실시하였다. 그 결과, 3월 및 12월 시료에서 각각 652,984 및 163,759 개의 전사체를 확인하였다. 3월 샘플에서는 해양 박테리아가 우점하였으나 12월 샘플에서는 진핵생물이 우점하였다. 박테리아 군집은 두 샘플간에 상이하였으며, 이는 계절 변화 동안 박테리아 군집이 변화하였음을 보여주었다. 또한, 해양바이러스를 확인하기 위하여, Megablast를 사용하여 바이러스 참조 데이터베이스에 전사체를 검색하였다. 해양박테리아를 감염시키는 박테리오파지가 두 샘플에서 우점하는 것을 확인하였다. 그러나, 우리는 두 개의 전사체에서 다양한 헤르페스바이러스와 관련된 transcripts가 풍부함을 확인하였으며, 이는 제주도 인근 바다에서 물고기를 감염시키는 헤르페스바이러스의 위협 가능성을 나타낸다. 종합하면, 우리의 데이터는 해양 커뮤니티 연구 및 가능한 해양 바이러스 병원체를 식별하는 데 유용할 것이다.

토양.지하수 환경에서 바이러스의 거동 (Fate and Transport of Viruses in Soil and Groundwater Environments)

  • 박정안;윤서영;김성배
    • 대한환경공학회지
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    • 제34권7호
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    • pp.504-515
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    • 2012
  • 지하수는 전 세계적으로 널리 이용되는 음용수원이다. 하지만, 병원성 미생물에 의한 지하수 오염은 매우 심각한 환경문제로써 음용수의 수질을 저하시키고 인류의 건강을 위협한다. 지하수를 오염시키는 병원성 미생물은 바이러스, 세균, 원생동물 등이 있는데, 이중 바이러스는 박테리아나 원생동물보다 크기가 훨씬 작기 때문에 토양을 통과하는 과정에서 잘 제거되지 않고, 지하수 환경에서 이동성이 뛰어나다. 토양과 대수층에서 바이러스 거동 연구는 지하수의 병원성 미생물 오염 취약성을 판단하고 안전한 음용수원을 확보하는데 꼭 필요하다. 또한, 이러한 연구는 공중 보건을 위한 정책 및 규정을 제정하기 위한 중요한 정보를 제공한다. 본 논문에서는 최근까지의 지중 환경에서 바이러스 거동과 관련하여 수행된 연구들을 현장 조건에서 수행된 것과 실험실 조건에서 수행된 것으로 나눠 정리하였다. 또한, 이러한 연구들을 통해 알려진 바이러스의 거동에 영향을 미치는 인자들을 제시하였다. 그리고, 최근 바이러스 거동 연구에 널리 이용되는 박테리오파지의 특성을 정리하였고, 바이러스 거동을 모사하는데 이용되는 수학적 모델과 콜로이드 여과이론을 제시하였다. 지금까지의 연구결과를 바탕으로 향후 연구는 바이러스 오염원으로부터 지하수를 보호한다는 측면에서 바이러스 보호구역의 설정과 관련된 연구들이 활발히 진행되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 바이러스 보호구역 설정과 관련하여 이격거리나 이동시간을 계산할 수 있는 수학적 모델을 개발하고 모델과 관련된 파라미터들의 정보를 축적하는데 집중되어야 할 것으로 판단된다.

Salmonella typhimurium LPS Confers Its Resistance to Antibacterial Agents of Baicalin of Scutellaria baicalensis George and Novobiocin: Complementation of the rfaE Gene Required for ADP-L-glycero-D-manno-heptose Biosynthesis of Lipopolysaccharide

  • Chung, Tae-Wook;Jin, Un-Ho;Kim, Cheorl-Ho
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제13권4호
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    • pp.564-570
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    • 2003
  • The antibacterial mechanism of enterobacter Salmonella typhimurium was studied. The rfa (Waa) gene cluster of S. typhimurium encodes the core oligosaccharide biosynthesis of lipopolysaccharide (LPS). Among the rfa gene cluster, we recently cloned the rfaE gene, which is involved in ADP-L-glycero-D-manno-heptose biosynthesis. The rfaE mutant synthesizes heptose-deficient LPS, which consists of only lipid A and 3-deoxy-D-manno-octulosonic acid (KDO), thus making an incomplete LPS and a rough phenotype mutant. S. typhimurium deep-rough mutants with the heptose region of the inner core show a reduced growth rate, sensitivity to high temperature, and hypersensitivity to hydrophobic antibiotics such as baicalin isolated from the medicinal herb of Scutellaria baicalensis Georgi. Thus, in this study, the cloned rfaE gene was added to the S. typhimurium rfaE mutant strain SL1102 (rfaE543), which makes heptose-deficient LPS and has a deep-rough phenotype. The complementation created a smooth phenotype in the SL1102 strain. The sensitivity of SL1102 to bacteriophages was also recovered to that of wild-type strain, indicating that LPS is used as the receptor for bacteriophage infection. The permeability barrier of SL1102 to hydrophobic antibiotics such as novobiocin and baicalin was restored to that of the wild-type, suggesting that antibiotic resistance of the wild-type strain is highly correlated with their LPS. Through an agar diffusion assay, the growth-inhibition activity of baicalin was fully observed in the mutant SL1102 strain. However, only a half of the inhibitory activity was detected in the rfaE complemented SL1102 strain. Furthermore, the LPS produced by the rfaE-complemented SL1102 strain was indistinguishable from LPS biosynthesis of smooth strains.

시가 독소 생성 대장균의 제어를 위한 박테리오파지의 분리와 특성 분석 (Isolation and characterization of bacteriophages for the control of Shiga Toxin-producing E. coli)

  • 임가연;박도원;이영덕;박종현
    • 한국식품과학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.594-600
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    • 2018
  • 본 연구는 시가독소 생성 대장균(STEC)를 제어하기 위하여 하천수 시료로부터 넓은 숙주저해범위를 갖는 ECP33 파지와 NOECP91 파지를 분리, 선별하였다. 총 44주의 STEC균주에 대해 ECP33 파지는 약 45.5%와 NOECP91 파지는 약 65.9%로 숙주저해특성을 가지는 것으로 나타났다. 형태학적 특성을 확인한 결과 모두 Myoviridae family에 속하였다. 환경에 대한 안정성 분석을 진행한 결과, 두 파지 모두 50 ppm 농도의 차아염소산 및 pH 4-10의 pH환경에 대해서는 최소 30분까지 비교적 안정한 것으로 나타났다. 반면, $70^{\circ}C$의 고온에서는 NOECP91 파지는 15분 내에, ECP33 파지는 30분 처리 시에 대부분 사멸하고, 유기용매(EtOH) 환경에서 NOECP91 파지는 30% 에탄올 1시간 처리에 모두 사멸하였으나, ECP33파지의 경우 70% EtOH/에탄올 1시간 처리에도 2 log PFU/mL 미만의 감소율을 보여 온도와 유기용매(EtOH) 환경에 대해 ECP33 파지가 NOECP91 파지보다 안정적인 것으로 나타났다. 아울러 분리된 ECP33 파지와 NOECP91 파지를 MOI 0.1 조건에 따른 STEC 균주 생육억제 정도를 분석한 결과, 배양 10시간대까지 생육억제가 이루어지는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 분리된 ECP33 파지와 NOECP91 파지는 시가독소 생성 대장균의 생물학적 제어제로서 적용이 가능할 것으로 사료된다.

L-글루타민산 생산균 Brevibacterium lactofermentum의 Bacteriophag에 관한 연구 (Studies on the Bacteriophages of Brevibacterium lactofermentum)

  • 이태우
    • 미생물학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.97-130
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    • 1979
  • Many industrial processes those employ bacteria are subjected to phage infestations. In L-glutamic acid fermentions using acetic acid, the phage infestations of the organisms have been recently recognized. In efforts to elucidate the sources of phage contamination involved in the abnormal fermentation, a series of study was conducted to isolate the phages both from the contents of abnormally fermented tanks and the soil or sewage samples from the surroundings of a fermentation factory, to define major charateristics of the phage isolates, and finally to determine the correlation between the phage isolates and temperate phages originating from the miscellaneous bacterial species isolated from the soil or sewage samples. The results are summarized as follows; 1) All phages were isolated from the irregular fermentation tanks and soil or sewage samples, and they were designated as phage PR-1, PR-2, PR-3, PR-4, PR-5, PR-6, and PR-7, in the order of isolation. These PR-series phages were proved to be highly specific for the variant strains of Br. lactofermentum only, namely, phage PR-1 and PR-2 for Br. lactofermentum No. 468-5 and phage PR-3~PR-7 for Br. lactofemrentum No. 2256. By cross-neutralization test, the 7 phagescould be subdivided into 3 groups, i. e., phage PR-I and PR-2 the first, phage PR-3, PR-4, PR-5, PR-6 the second, and the phage PR-7 the third. 2) The 7 phages were virulent under the experimental conditions. They produced plaques with clear and relatively sharp margins without distinct halo. The mean sizes of plaques were 1.5mm in diameter for phage PR-1 and PR-2, and 1. Omm for phages PR-3~PR-7. Double layer technique modified by Hongo and described by Adams, was applied to assay of the PR-series phages. The factors influencing the plaques were as follows;young age cells of host bacteria cultured for 3-6 hours represented the largest number and size, optimum was pH 7.0, incubation temperature was $30^{\circ}C$, and agar concentration and amount of overlayer medium were 0.6% and 0.2ml, respectively. 3) PR-series phages were stable in 0.05M tris buffer and 0.1M ammonium acetate buffer solution. The addition of $5{\times}10^{-3}M$ magnesium ion effectively increased the stability. Thermostability experiments indicated that PR-series phages were stable at the teinperture between $50^{\circ}{\sim}55^{\circ}C$ in nutrient medium, $45^{\circ}{\sim}50^{\circ}C$ in buffer solution. However, the phages mere completely inactivated at 603C and 65$^{\circ}$C within 10 minutes. The phages were stable at the range of pH6~9 in nutrient medium and of pH 8-9 in buffer solution, respectively. Exposure of the phages to UV for 25, 60 and 100 seconds resulted in the complete loss of infectivily, respectively. 4) Electron microscopy showed that PR-series phage particles exhibited rather similar morphology, differing in the size All of PR-series phages had a multilateral head and had a simple long tiil about three to five times long as compared with head. By the size, phage PR-1 and PR-2, PR-3, PR-4, PR-5, and PR-6 and PR-7 were classified into same groups, respectively. The head and tail size of phage PR-1, PR-5, PR-5(T) and PR-7 were 85nm, 74nm and 235nm and 350mm, and 72nm and 210nm, respectively. 5) Nucleic acids of PR-series phages were double stranded DNA. The G+C contents of phage PR-1, PR-5 and PR-7 were 56.1, 52.9 and 53.7, respectively. The values of G+C contents derived from the $T_m$ were in agreement with the chemically determined values. 6) PR-series phages effectively adsorbed on their host bacteria at the rate of more than 90% during 5 min. K value for phage PR-1, PR-5 and PR-7 were calculated to be $6{\times}10^9 ml$ per minute, respectiveky. The pH of the medium did effect adsorption rate, but both temperature and age of host cells did not. Generally, optimum adsorption condition of phages seemed to be almost same as optimum growth conditions of host bacteria. 7) In one-step growth experiments, the latent periods at $30^{\circ}C$ for PR-1, and PR-7 were about 70, 50 and 55 min, respectively. The corresponding average burst size was 200, 70 and 90, respectively. Lpsis period according to the multiplicity of infection and a phage series. In case of m. o. i. 100, strain No. 2256 (PR-5) and No. 468-5(PR-1) failed to grow and turbidity decreased after 50 and 70min, respectively. 8) In the lysate of a plaque purified phage PR-5 infected bacteria, there observed 2 types ofphage particles, i. e., phage PR-5 and PR-5 (T) of similar morphology but differing at the length of phage tail, and phage tail like particles. The phage taillike particles could be divided into 4 types by the length. Induction experiments of Br. lactofermentum with UV irradiation, mitomycin C or bacitracin treatment produced neither phage PR-5 (T) or phage tail-like particles. 9) No lysis occured when the growth of 7 strains of miscellaneous bacteria, isolated from soil and sewage samples, were inoculated with either phage PR-5 (T) or phage tail-like particles the inoculation of phage PR-5 pellet resulted in the growth inhibition of the orgainsms in the spot test. The lysates obtained from 3 miscellaneous soil derived bacteria following mitomycin C treatment the growth of Br. lactofermentum, but did not lyze the bacterium.

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원생동물(原生動物)에 의한 세균류(細菌類)의 소거(消去)에 관(關)한 기작(機作) (Alternate Prey: A Mechanism for Elimination of Bacterial Species by Protozoa)

  • 라리 엠 말로리;육창수;리누 량;마틴 알렉산더
    • 한국토양비료학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.358-367
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    • 1983
  • 항생물질(抗生物質)에 저항성(抵抗性)이 있는 Salmonenella typhimurium과 Klebsilla pneumoniae종(種)을 미처리(未處理) 하수(下水)에 첨가(添加)하였을 때 쉽게 죽었으나 살균하수중(殺菌下水中)에서는 생육(生育)하였다. 그 감소(減少)는 생활력(生活力)이 떨어져서 생기는 것이 아니고 유기영양분(有機榮養分)이 포함(包含)되지 않은 용액중(溶液中)에서 적어도 15일간(日間)은 많은 수(數)가 생존(生存)할 수 있었기 때문에 그것은 경쟁(競爭)의 결과(結果)가 아니다. 독성생성(毒性生成), 박테리오화지, 그리고 Bdellovibrio는 위의 두 세균(細菌)의 소멸(消滅)에 원인(原因)이 되지 않았다. 만일(萬一) 하수(下水)를 처음에 $3{\mu}m$여지(濾紙)에 통과(通過)시켰거나 cycloheximide나 cycloheximide에 nystatin을 혼합(混合)하여 처리(處理)하면 감소(減少)하는 것은 역시(亦是) 뚜렷하였으나 원생동물(原生動物)은 이 조건하(條件下)에서 생육(生育)했었다. 만일(萬一) 하수(下水)가 S. typhimurium 혹은 K. pneumoniae를 첨가(添加)하기 전(前)에 여과(濾過)하거나 진핵세균억제제(眞核細菌抑制劑)로 처리(處理)되면 그 감소(減少)는 거의 없었고 원생동물(原生動物)은 검출(檢出)되지 않았다. 만일(萬一) cycloheximide, streptomycin, erythromycine 혹은 많은 양(量)의 glucose가 하수(下水)에 첨가(添加)되면 S. typhimurium의 수(數)는 증가(增加)하였다. Tetrahymena themophilus는 세균(細菌)의 수(數)가 약(約) $10^4/ml$ 일 때 완충액(緩衝液)에서 S. typhimurium의 수(數)를 현저(顯著)히 감소(減少)시키지는 못하였다. 그러나 완충용액(緩衝溶液)에 Enterobacter agglomerans 세포(細胞)를 $10^8/ml$ 이상(以上)으로 첨가(添加)하였을 때 T. thermophilus는 E. agglomerans와 S. typhimurium의 수(數)를 각각(各各) $10^6{\sim}10ml$까지 감소(減少)시켰다. S. typhimurium의 수(數)는 E. aggromerans 세포(細胞)의 이차적(二次的) 증가(增加)로 더욱 감소(減少)하였다. 그리하여 하수(下水)에서 S. typhimurium과 K. pneumoniae의 소멸(消滅)은 원생동물(原生動物)의 포식(捕食)의 결과(結果)라고 보는 것이다. 교체(交替) 포식자(捕食子)가 포식자(捕食者)에 의한 활성적(活性的) 사양(飼養)을 위(爲)하여 그 수(數)가 최초(最初)의 수(數) 이상(以上)으로 많이 존재(存在)할 때와 포식자(捕食子)의 생장(生長) 비율(比率)이 포식비율(捕食比率)보다 떨어질 때에 포식자(浦食者)는 자연환경(自然環境)에서 포식자종(捕食子種)들을 소거(消去)할 것이라고 제안(提案)하는 것이다.

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한국 자생 염생식물 추출물의 항산화 활성 및 다재내성 Acinetobacter baumannii에 대한 항생물막 활성 (Antioxidant Activity of Native Korean Halophyte Extracts and Their Anti-biofilmActivity against Acinetobacter baumannii)

  • 이은성;박정우;문기환;서영완
    • 생명과학회지
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    • 제33권12호
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    • pp.1015-1024
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    • 2023
  • 항생제는 인간을 비롯한 가축 및 어류의 세균성 감염 질환의 치료에 크게 기여해 왔으나, 그 오남용으로 인해 많은 다제약제 내성균의 등장을 야기하였다. 최근, 항생제 내성균의 제어를 위한 새로운 항생물질 소재 발굴 및 신약 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 염생식물은 염분이 높은 토양에서 자생하는 식물로 산화 스트레스로 작용하는 염분에 대한 적응으로 독특한 대사과정을 통한 특이한 이차 대사산물을 생성하는 것으로 알려져 있다. 최근 항생제의 오용 및 남용으로 항생제 내성균이 증가해 천연물질을 활용한 새로운 신약 개발의 필요성이 커지고 있다. 세균의 생물막 형성은 적대적 환경으로부터 스스로를 보호하는 적응 및 생존을 위한 전략으로 인식되며, 감염성 세균의 경우 숙주 내 부착 및 집락화를 위한 주요병원성 인자로 여겨진다. 특히, 생물막을 형성한 세균은 항생제에 대해 더 큰 내성을 보이며 쉽게 죽지 않아 치료가 더욱 어려워진다. 부유성 세균은 다양한 외부 환경을 인식하여 표면 부착을 통한 생물막 형성이 유도되는데 산화적 스트레스는 이를 유도할 수 있는 주요 신호 중 하나이다. 따라서 항산화제와 같은 산소 스트레스 조절 효과를 갖는 화학 물질은 세균의 생물막 형성과 관련된 감염성 질환 치료에 사용될 수 있을 것으로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 총 18종의 국내에 자생하는 염생식물 추출물에 대한 항산화 효능을 확인하고 나아가 Acinetobacter baumannii ATCC 17978균주에 대한 항생물막 효과 및 세포 독성을 검증하였다. 그 결과 해국, 통보리사초, 해당화, 천문동에서 높은 항산화 효과와 항생물막 효과가 있는 것을 확인하였고 세포독성 역시 보이지 않음을 확인하였다. 해당 연구를 통해 국내 자생 염생식물 유래 항산화 물질의 항생물막 활성을 함께 확인함으로써, 새로운 천연물 유래 신약 후보군을 제시하고 향후 다제약제 내성균의 제어를 위한 의약 소재로서 개발이 가능할 것으로 기대된다.