• 제목/요약/키워드: degradation enzyme

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Dynamics of Functional Genes and Bacterial Community during Bioremediation of Diesel-Contaminated Soil Amended with Compost

  • Hyoju Yang;Jiho Lee;Kyung-Suk Cho
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제33권4호
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    • pp.471-484
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    • 2023
  • Compost is widely used as an organic additive to improve the bioremediation of diesel-contaminated soil. In this study, the effects of compost amendment on the remediation performance, functional genes, and bacterial community are evaluated during the bioremediation of diesel-contaminated soils with various ratios of compost (0-20%, w/w). The study reveals that the diesel removal efficiency, soil enzyme (dehydrogenase and urease) activity, soil CH4 oxidation potential, and soil N2O reduction potential have a positive correlation with the compost amendment (p < 0.05). The ratios of denitrifying genes (nosZI, cnorB and qnorB) to 16S rRNA genes each show a positive correlation with compost amendment, whereas the ratio of the CH4-oxidizing gene (pmoA) to the 16S rRNA genes shows a negative correlation. Interestingly, the genera Acidibacter, Blastochloris, Erythrobacter, Hyphomicrobium, Marinobacter, Parvibaculum, Pseudoxanthomonas, and Terrimonas are strongly associated with diesel degradation, and have a strong positive correlation with soil CH4 oxidation potential. Meanwhile, the genera Atopostipes, Bacillus, Halomonas, Oblitimonas, Pusillimonas, Truepera, and Wenahouziangella are found to be strongly associated with soil N2O reduction potential. These results provide useful data for developing technologies that improve diesel removal efficiency while minimizing greenhouse gas emissions in the bioremediation process of diesel-contaminated soil.

Aging mechanism for improving the tenderness and taste characteristics of meat

  • Seon-Tea Joo;Eun-Yeong Lee;Yu-Min Son;Md. Jakir Hossain;Chan-Jin Kim;So-Hee Kim;Young-Hwa Hwang
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제65권6호
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    • pp.1151-1168
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    • 2023
  • Tenderness and taste characteristics of meat are the key determinants of the meat choices of consumers. This review summarizes the contemporary research on the molecular mechanisms by which postmortem aging of meat improves the tenderness and taste characteristics. The fundamental mechanism by which postmortem aging improves the tenderness of meat involves the operation of the calpain system due to apoptosis, resulting in proteolytic enzyme-induced degradation of cytoskeletal myofibrillar proteins. The improvement of taste characteristics by postmortem aging is mainly explained by the increase in the content of taste-related peptides, free amino acids, and nucleotides produced by increased hydrolysis activity. This review improves our understanding of the published research on tenderness and taste characteristics of meat and provides insights to improve these attributes of meat through postmortem aging.

Thermostable Bacterial Collagenolytic Proteases: A Review

  • Kui Zhang;Yapeng Han
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제34권7호
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    • pp.1385-1394
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    • 2024
  • Collagenolytic proteases are widely used in the food, medical, pharmaceutical, cosmetic, and textile industries. Mesophilic collagenases exhibit collagenolytic activity under physiological conditions, but have limitations in efficiently degrading collagen-rich wastes, such as collagen from fish scales, at high temperatures due to their poor thermostability. Bacterial collagenolytic proteases are members of various proteinase families, including the bacterial collagenolytic metalloproteinase M9 and the bacterial collagenolytic serine proteinase families S1, S8, and S53. Notably, the C-terminal domains of collagenolytic proteases, such as the pre-peptidase C-terminal domain, the polycystic kidney disease-like domain, the collagen-binding domain, the proprotein convertase domain, and the β-jelly roll domain, exhibit collagen-binding or -swelling activity. These activities can induce conformational changes in collagen or the enzyme active sites, thereby enhancing the collagen-degrading efficiency. In addition, thermostable bacterial collagenolytic proteases can function at high temperatures, which increases their degradation efficiency since heat-denatured collagen is more susceptible to proteolysis and minimizes the risk of microbial contamination. To date, only a few thermophile-derived collagenolytic proteases have been characterized. TSS, a thermostable and halotolerant subtilisin-like serine collagenolytic protease, exhibits high collagenolytic activity at 60℃. In this review, we present and summarize the current research on A) the classification and nomenclature of thermostable and mesophilic collagenolytic proteases derived from diverse microorganisms, and B) the functional roles of their C-terminal domains. Furthermore, we analyze the cleavage specificity of the thermostable collagenolytic proteases within each family and comprehensively discuss the thermostable collagenolytic protease TSS.

Ursolic acid downregulates thymic stromal lymphopoietin through the blockade of intracellular calcium/caspase-1/NF-κB signaling cascade in HMC-1 cells

  • Phil-Dong Moon;Na-Ra Han;Jin Soo Lee;Hyung-Min Kim;Hyun-Ja Jeong
    • International Journal of Molecular Medicine
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    • 제43권5호
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    • pp.2252-2258
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    • 2019
  • Thymic stromal lymphopoietin (TSLP) plays an important role in allergic disorders, including atopic dermatitis and asthma. Ursolic acid (UA) has various pharmacological properties, such as antioxidant, anti-inflammatory and anticancer. However, the effect of UA on TSLP regulation has not been fully elucidated. The aim of the present study was to analyze how UA regulates the production of TSLP in the human mast cell line HMC-1. Enzyme-linked immunosorbent assay, quantitative polymerase chain reaction analysis, western blotting, caspase-1 assay and fluorescent measurements of intracellular calcium levels were conducted to analyze the regulatory effects of UA. The results revealed that UA inhibited TSLP production and mRNA expression. In addition, UA reduced the activation of nuclear factor-κB and degradation of IκBα. Caspase-1 activity was increased by exposure to phorbol myristate acetate plus calcium ionophore, whereas it was reduced by UA. Finally, UA treatment prevented an increase in intracellular calcium levels. These results indicated that UA may be a useful agent for the treatment and/or prevention of atopic and inflammatory diseases, and its effects are likely mediated by TSLP downregulation.

Kraft Lignin Decomposition by Forest Soil Bacterium Pseudomonas kribbensis CHA-19

  • Dockyu Kim;Han-Woo Kim;Hyoungseok Lee
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제34권9호
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    • pp.1867-1875
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    • 2024
  • Identification of the biochemical metabolic pathway for lignin decomposition and the responsible degradative enzymes is needed for the effective biotechnological valorization of lignin to renewable chemical products. In this study, we investigated the decomposition of kraft lignin by the soil bacterium Pseudomonas kribbensis CHA-19, a strain that can utilize kraft lignin and its main degradation metabolite, vanillic acid, as growth substrates. Gel permeation chromatography revealed that CHA-19 decomposed polymeric lignin and degraded dehydrodivanillin (a representative lignin model compound); however, the degradative enzyme(s) and mechanism were not identified. Quantitative polymerase chain reaction with mRNAs from CHA-19 cells induced in the presence of lignin showed that the putative genes coding for two laccase-like multicopper oxidases (LMCOs) and three dye-decolorizing peroxidases (DyPs) were upregulated by 2.0- to 7.9-fold compared with glucose-induced cells, which indicates possible cooperation with multiple enzymes for lignin decomposition. Computational homology analysis of the protein sequences of LMCOs and DyPs also predicted their roles in lignin decomposition. Based on the above data, CHA-19 appears to initiate oxidative lignin decomposition using multifunctional LMCOs and DyPs, producing smaller metabolites such as vanillic acid, which is further degraded via ortho- and meta-ring cleavage pathways. This study not only helps to better understand the role of bacteria in lignin decomposition and thus in terrestrial ecosystems, but also expands the biocatalytic toolbox with new bacterial cells and their degradative enzymes for lignin valorization.

자외선 조사와 병행된 로얄제리 식이 공급이 무모 생쥐의 표피 보습과 필라그린, 유리아미노산 함량 및 관련 대사 효소의 발현 변화에 미치는 영향 (Dietary effect of royal jelly supplementation on epidermal levels of hydration, filaggrins, free amino acids and the related enzyme expression in UV irradiated hairless mice)

  • 민지현;이윤주;한상미;조윤희
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제46권2호
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    • pp.109-118
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    • 2013
  • 본 연구에서는 자외선 조사에 의한 피부 광노화 유도와 함께 산지 별 국내산 및 중국산 로얄제리 식이를 6주간 공급한 무모 생쥐 표피의 필라그린과 유리 아미노산 함량 및 관련 대사 효소의 발현 변화를 정상대조군인 UV - 군 및 자외선 조사군인 UV + 군과 비교 분석하였고 그 결과는 다음과 같다. 1) UV + 군의 필라그린과 중간 생성물 및 profilaggrin을 포함한 총 필라그린 함량은 UV - 군에 비하여 유의적으로 감소하였다. RJ1군의 총 필라그린 함량이 UV + 군에 비하여 유의적으로 높게 나타났고 RJ2, RJ3 및 RJ4군에서는 UV + 군과 유사하거나 낮았다. 2) PAD3 발현은 UV + 군의 발현이 UV - 군에 비하여 유의적으로 감소하였고 로얄제리 공급군의 PAD3 발현은 모두 UV + 군에 비하여 유의적으로 높았다. 다만 각 로얄제리를 섭취시킨 군 사이에서 군간 유의성은 없었다. 3) 총 유리 아미노산 함량은 군간 유의적인 차이는 보이지 않았다. 그러나 개별 유리 아미노산 함량 변화를 분석한 결과, UV + 군에서 glutamate와 serine의 함량이 UV - 군에 비해 낮은 경향을 보였다. 반면 RJ1군의 glutamate와 serine의 함량은 UV + 군에 비해 유의적으로 높았으며 RJ2와 RJ3군은 serine의 함량이 UV + 군에 비해 다소 높았다. 결론적으로 RJ1의 식이는 표피의 필라그린 함량과 관련 대사 효소의 발현을 높이고 그에 따라 표피에서 천연보습인자로서 보습 증진에 크게 기여하는 glutamate와 serine의 함량을 증가시킴으로써 자외선 조사로 인해 저하된 피부 보습 능력을 회복시키는 역할을 하는 것으로 여겨진다.

패스틴®첨가가 단백질 분해율과 반추위 발효 및 영양소 소화율에 미치는 영향 (Effects of Passtein® Supplements on Protein Degradability, Ruminal Fermentation and Nutrient Digestibility)

  • 최유지;최낙진;박성호;송재용;엄재상;고종열;하종규
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제44권5호
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    • pp.549-560
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    • 2002
  • 본 시험은 패스틴$^{(R)}$ 을 첨가하였을 때, in vitro 상에서 단백질 fraction과 분해율에 미치는 영향과, in vivo 상에서 반추위 성상, 미생물 군집, 암모니아태 질소 농도 및 영양소 소화율에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. In vitro 실험에서는 1mm로 분쇄된 대두박을 기질로 하여 패스틴$^{(R)}$ ((주)은진인터내셔날)을 첨가하여 borate-phosphate buffer와 중성세제에서의 조단백질 분해율을 측정하였으며, exogenous enzyme (Streptomyces griseus 유래 protease)를 이용하여 39$^{\circ}C$에서 0, 2, 4, 8, 12, 48 시간동안 배양 후 조단백질 분해율을 측정하였다. 반추위 발효성상과 영양소 소화율은 반추위 fistula가 부착된 평균체중 300kg의 홀스타인 수소 4두를 이용하여 무첨가구, 패스틴$^{(R)}$ 첨가구의 두개 처리구에 2마리씩 4마리를 배치하여 측정하였다. Buffer Soluble Protein fraction은 패스틴$^{(R)}$ 첨가 수준별로 차이가 없었으나, 무첨가구에 비해 패스틴$^{(R)}$ 첨가구에서 감소하는 경향을 보였다. 단백질 분해율은 배양 0 시간대에서 4시간대까지는 처리구간 유의성이 없었지만, 12 h과 48 h에서는 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 시험구에서 감소되었다. 용해 단백질 분해율 ‘a’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 경미하게 높은 수치를 나타내었지만, 소화 가능한 단백질 분해율 ‘a+b’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 낮은 경향을 보였다. 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 pH와 $NH_3$- N 농도는 증가하는 경향이었으며 휘발성지방산, 미생물 수 및 enzyme activity는 감소하였고 영양소 소화율은 높았으나 유의적인 차이는 없었다.

압출조리를 이용한 쌀 이유식 제조에서 아밀라제 첨가가 물성변화에 미치는 효과 (Studies on the Effects of Amylase Addition to Rice Extrusion on the Rheological Properties of the Extrudate for Weaning Food Base)

  • 이강권;김지용;이철호
    • 한국식품과학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.670-678
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    • 1994
  • 압출조리 공법에 의한 한국형 쌀 이유식 제조에서 아밀라제 첨가가 압출미분의 물성 변화에 미치는 영향을알아보았다. 압출조리기의 스크류 회전수는 200 rpm, 원료의 사입속도는 180 g/min로 고정하여 작동하였다. 원료 쌀가루의 수분함량은 18, 23, 28%로 가수하였고 첨가된 아밀라제는 Bacillus licheniformis 로부터 분리한 Termaamyl 120LS(NOVO사), Bacillus amylolichuefaciens 로부터 분리한 BAN 240L(NOVO사) 및 맥아분말이다. 아밀라제 첨가에 의해 압출미분의 수용성지수는 3배 까지 중가했고, 환원당 생성량은 원료의 수분함량에 크게 영향을 받아 28% 수분함량에서 급격히 증가하여 수용성지수와는 다른 경향을 나타내었다. 겔 루파크로 마토그래피에 의한 분자량적 구조 변화 측정 결과 아밀라제 첨가에 의해 고분자 획분이 싱당히 감소했으며 상대적으로 저분자 획분이 증가함을 알 수 있었다. 아밀라제의 잔존활성은 아밀라제 종류에 따라 다르며 가장 내열성인 Termamyl 120LS의 경우 용융부위 온도 $140^{\circ}C$에서 27%까지 감소하였다. 침전법에 의한 분산특성은아밀라제 작용에 의해 수용성 물질이 중가함에 따라 침전충의 감소를 나타내었으나 처러온도가 $140^{\circ}C$로 중가하면 침전충의 높이는 종가하였다. 겉보기 점도는 아밀라제 첨가에 의해 무처리 압출미분의 $1/4{\sim}1/200$로감소하였다. 시판 이유식외 권장농도에서의 점도와 같은 점도 수준에 도달하기 위해서는 원료의 수분함량(18, 23, 28%), 아밀라제 종류 및 첨가량, 계량부위 온도에 따른 각 작동조건의 압출미분을 최고 1.8배의 양을 사용할 수 있었다. 이상에서 살펴본 바와 같이 원료 쌀가루에 첨가된 아밀라제가 압출조리기내를 통과하떤서 쌀가루의 가수분해를 일으켜 환원당 등 수웅성 물질이 중가하고 분산특성이 좋아지며 점도가 낮아지고 결국 이유식의 열량밀도를 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

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전기적 방출 조절 시스템을 이용한 광 페록사이드센서의 개발 (Signal Analysis of Optical Biosensor to Detect Peroxide Using Electrically Controlled Release System)

  • 민준홍;임인희;김효한;이상백;최정우;이원홍
    • 센서학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.35-42
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    • 1997
  • 전기적 제한 방출 시스템을 이용한 페록사이드 측정용 광바이오센서가 개발되었다. HPA를 포함한 PEOx와 PMAA의 고분자 복합체는 전류를 가하게 되면 붕괴되면서, HPA를 방출한다. 고분자 복합체의 붕괴 속도 및 방출되는 HPA의 양은 가해지는 전류의 세기에 비례했다. 페록사이드는 HPA와 페록시다아제효소에 의해 반응되어 형광 물질인 DBDA가 생성되었다. Xenon램프를 이용하여 DBDA를 여기시키고 발생되는 형광을 광섬유와 광다이오드어레이로 측정하였다. 측정된 DBDA의 형광의 변화는 페록사이드의 농도에 비례하였다. 페록시다아제 효소는 Ca-alginate를 이용하여 반응기내벽에 고정화시켰다. 개발된 광바이오센서는 페록사이드 0.025mM - 1.0mM 농도의 측정 범위를 가지며, 페록사이드의 단계 변화에 대한 반복성 있는 센서신호가 조사되었다. 효소 반응과 물질전달현상을 통하여 센서의 수학적 모델을 구성하였으며, 제안된 모델은 실험 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.

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전통 발효 청국장으로부터 분리한 Bacillus 균주들의 특성 및 기능 분석 (Characteristics and functional analysis of Bacillus strains from the fermented soybean products, Cheonggukjang)

  • 문지영;권순우;홍승범;석순자;김정선;김수진
    • 미생물학회지
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    • 제51권3호
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    • pp.300-307
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    • 2015
  • 좋은 청국장을 발효하는 균주를 선발하기 위하여 청국장 시료로부터 8개의 균주를 선발하였다. 이들 중 7균주는 Bacillus subtilis subsp. subtilis와 99.9% 이상의 가장 높은 16S rRNA 유사도를 보였고, 한 균주는 B. licheniformis와 높은 유사도를 보였다. 선발 균주의 효소 생성을 분석한 결과 모든 균주에서 amylase, cellulase, protease 그리고 lipase 활성을 보였고, 6균주에서 혈전용해능을 보였다. 또한 전통방법으로 제조한 청국장에서 분리한 균주들의 안전성을 확보하고자 분리균주와 계통학적으로 가까운 Bacillus cereus의 독소유전자 7종의 유무를 확인한 결과 모든 선발균주에서 독소유전자 7종을 가지고 있지 않았다. 선발 균주 중 8균주에서 histamine과 tyramine의 생성이 없거나 최소한의 생성을 보였고, HPLC를 이용한 바이오제닉 아민 분해능 분석 결과 대부분의 균주가 tyramine 분해능을 보였다. 선발된 균주로 발효한 청국장의 발효능, 관능, 휘발성염기질소 생성을 확인 하여 7균주가 좋은 품질의 청국장을 만드는 것으로 확인되었고, 이들 선발된 균주로 만든 청국장의 metabolic profile을 분석하였다.