여러가지 난분해성 방향족 화합물을 분해하는 균주들을 개발하기 위해 2,4-D 분해 유전자를 갖는 재조합 플라스미드 pKG2. 나프탈렌 분해 유전자를 갖는 재조합 플라스미드 pKG3 그리고 TOL 플라스미드를 합성세제 분해능을 갖는 P p pulida KUD12와 프탈산에스테르를 분해하는 P.pUlida KUPlO에 각각 형질전환 또는 접합시켰다. P.pulida KUD12로부터 KUDIOl(pKG2), KUDI02(pKG3). KUDI03(TOL), KUD202(pKG3, TOL) 균주판, 또 P.pulida KUPlO으로부터 KUD 106(pKG2). KUD107(pKG3), KUD108(TOL) 균주을 각각 개발하였다. 개발균주의 분해능은 KUD101과 KUD102 그리고 KUD107이 원분해 균주와 비솟하였고, KUDI03과 KUD106 그리고 K KUD202는 원분해 균주보다 분해능이 떨어졌고 KUD108의 분해능은 원균주보다 우수하였다. 개발균주들의 혼합배양 에서는 KUD 107과 KUD108의 혼합배양이 다른 혼합배양틀보다 분해능이 우수한 것으로 나타났다.
염소계 방향족 탄화수로를 분해하는 다수의 세균을 토양과 하천 포품으로부터 분리하여 동정하였다. 이들중 2-메틸-4-클로로페녹시 아세트산을 강력하게 분해하고, 또한 플라스미드를 갖고 있는 7군주의 Pseudomonas sp.를 선별하였다. 2-메틸-4-클로로페녹시 아세트산의 분해 유전자가 플라스미드에 기인함을 전기영동과 큐어링 실험에 의해서 확이하였다. 항생물질에 대한 내성과 다른 제초제에 대한 분해능도 아울러 조사하였다.
합성세제 분해능이 월등한 Pseudomonas putida 와 프탈산에스테르를 분해하는 Arthobacter spp. 의 세포융합을 통해 합성세제와 프탈산에스테르의 분해능을 모두 갖는 융합균주를 개발하였다. Ampicillin-Lysozyme-EDTA 에 의한 각 균주의 원형진체 생성율은 98.4%-99.9% 이었고 원형질체의 재생율은 5-8%이었다. Fusogen으로 40%PEG4000 을 이용하였을 때 효과적으로 융합이 이루어졌으며 융합율은 $1.8{\times}10^{4}$-2.9{\times}10^{4}$ 이었다. 선별된 융합체는 프탈산에스테르와 ABS 를 모두 분해하였으며 ABS 의 분해능은 모균주보다 약 20% 정도 분해능이 증가하였고 DEHP 의 분해능은 모균주와 비슷한수준이었으나 모균주보다 더 빨리 기질을 분해하였다.
남극 연안 툰드라 토양에서 리그닌 분해능이 있는 Pseudomonas sp. PAMC 29040를 분리하였으며, 이후 토양 유기물의 주요 구성성분인 복합유기화합물 부식질 분해능을 확인하였다. 부식질 초기 저분자화 효소(예, dye-decolorizing peroxidase)와 부식질 유래의 다양한 저분자 분해산물들을 분해하는 효소들(예, vanillate O-demethylase)를 탐색하기 위해 PAMC 29040 게놈 염기서열을 분석하였다. 분석을 통해서 최종 확보한 효소유전자 정보는 저온환경에 서식하는 토양 세균의 부식질 분해경로 제안에 활용될 것이다.
농화배양법을 이용하여 울산공단 일대의 폐수 및 토양에서 유기용매 내성 Bacillus sp. BCNU 5005를 분리하였다. 16S 리보좀DNA 염기서열 분석결과 BCNU 5005 균주는 B. subtilis와 98% 상동성을 가진 것으로 나타났으며 계통학적으로도 B. subtilis임이 확인되었다. 일반적으로 대부분의 세균과 그들의 효소는 고농도 유기용매하에서 불활성화되거나 파괴된다. 그러나. Bacillus sp. BCNU 5005의 lipase 활성은 chloroform, ethylbenzene 그리고 decane을 제외한 다양한 종류의 유기용매(25%, v/v)에서 매우 안정함을 보였다. 게다가 BCNU 5005는 유기용매를 분해하는 능력을 가진 것으로 확인하였다. 유기용매 내성 Bacillus sp. BCNU 5005는 생물전환과 생물복구산업을 위한 새로운 잠재적인 자원으로서 이용될 수 있다.
From the lysates of the 7 selected strains of Pseulomonas utilizing 2-methyl-4-chlorophenoxyactate as a sole source of carbon and energy, several MCPA plasmids, which encodes genes for the degradation of 2-methyl-4-chlorophenoxyacetate, were isolated, and measured their molecular weight as well as genetic characters such as resistance to antibiotics and degradative ability of other chlorinated herbicides. Transmissibility of the MCPA plasmids, pKU1, pKU15, and pKU17 was tested by conjugation or transformation and the restriction pattern of pKU15 for Pvu II, Hind III, EcoR I, Xho I, Bgl II, and Ava II was analyzed.
Kim, Dockyu;Choi, Ki Young;Yoo, Miyoun;Zylstra, Gerben J.;Kim, Eungbin
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제28권7호
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pp.1037-1051
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2018
The genus Rhodococcus is a phylogenetically and catabolically diverse group that has been isolated from diverse environments, including polar and alpine regions, for its versatile ability to degrade a wide variety of natural and synthetic organic compounds. Their metabolic capacity and diversity result from their diverse catabolic genes, which are believed to be obtained through frequent recombination events mediated by large catabolic plasmids. Many rhodococci have been used commercially for the biodegradation of environmental pollutants and for the biocatalytic production of high-value chemicals from low-value materials. Recent studies of their physiology, metabolism, and genome have broadened our knowledge regarding the diverse biotechnological applications that exploit their catabolic enzymes and pathways.
Twelve mecoprop-degrading bacteria were isolated from soil samples, and their genetic and phenotypic characteristics were investigated. Analysis of 16S rDNA sequences indicated that the isolates were related to members of the genus Sphingomonas. Ten different chromosomal DNA patterns were obtained by polymerase-chain-reaction (PCR) amplification of repetitive extragenic palindromic (REP) sequences from the 12 isolates. The isolates were found to be able to utilize the chiral herbicide meco-prop as a sole source of carbon and energy. While seven of the isolates were able to degrade both (R)-and (S)-mecoprop, four isolates exhibited enantioselective degradation of the (S)-type and one isolate could degrade only the (R)-enantiomer. All of the isolates were observed to possess plasmid DNAs. When certain plasmids were removed from isolates MPll, MP15, and MP23, those strains could no longer degrade mecoprop. This compelling result suggests that plasmid DNAs, in this case, conferred the ability to degrade the herbicide. The isolates MP13, MP15, and MP24 were identified as the same strain; however, they exhibited different plasmid profiles. This indicates that these isolates acquired dif-ferent mecoprop-degradative plasmids in different soils through natural gene transfer.
Mycolic acid-containing gram-positive bacteria, so called nocardioform actinomycetes, have become a great interest to environmental microbiologists due to their metabolic versatility, multidegradative capacity and potential for bioremediation of priority pollutants. For example, Rhodococcus rhodochrous N75 was able to metabolize 4-methy1catechol via a modified $\beta$-ketoadipate pathway whereby 4-methylmuconolactone methyl isomerase catalyzes the conversion of 4-methylmuconolactone to 3-methylmuconolactone in order to circumvent the accumulation of the 'dead-end' metabolite, 4-methylmuconolactone. R. rhodochrous N75 has also shown the ability to transform a range of alkyl-substituted catechols to the corresponding muconolactones. A novel 3-methylmuconolactone-CoAsynthetase was found to be involved in the degradation of 3-methylmuconolactone, which is not mediated in a manner analogous to the classical $\beta$-ketoadipate pathway but activated by the addition of CoA prior to hydrolysis of lactone ring, suggesting that the degradative pathway for methylaromatic compounds by gram-positive bacteria diverges from that of proteobacteria. Mycobacterium sp. Strain PYR-l isolated from oil-contaminated soil was capable of mineralizing various polyaromatic hydrocarbons (PAHs), such as naphthalene, phenanthrene, pyrene, fluoranthrene, 1-nitropyrene, and 6-nitrochrysene. The pathways for degradation of PAHs by this organism have been elucidated through the isolation and characterization of chemical intermediates. 2-D gel electrophoresis of PAH-induced proteins enabled the cloning of the dioxygenase system containing a dehydrogenase, the dioxygenase small ($\beta$)-subunit, and the dioxygenase large ($\alpha$)-subunit. Phylogenetic analysis showed that the large a subunit did not cluster with most of the known sequences except for three newly described a subunits of dioxygenases from Rhodococcus spp. and Nocardioides spp. 2-D gel analysis also showed that catalase-peroxidase, which was induced with pyrene, plays a role in the PAH metabolism. The survival and performance of these bacteria raised the possibility that they can be excellent candidates for bioremediation purposes.
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