• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권6호
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• pp.547-560
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• 2010

본 연구에서는 Schizophyllum commune의 당 분해효소 생산을 위한 최적 배양 조건과 목질바이오매스에 대한 당화 특성에 대하여 연구하였다. S. commune 균체 외 효소에는 endo-${\beta}$-1,4-glucanase (EG), cellobiohydrolase (CBH), ${\beta}$-glucosidase (BGL)와 같은 cellulase와 ${\beta}$-1,4-xylosidase (BXL)이 함유되어 있고 그 중에서 EG 및 BGL활성이 비교적 높은 활성을 나타낸 것으로 밝혀졌다. S. commune에서 생산된 EG, BGL, 및 CBH의 최적 온도는 $50^{\circ}C$이었으나, 열안정성을 가지는 온도범위는 $30{\sim}40^{\circ}C$였다. 그리고 최적 pH는 5.5이었으며 열 안정성을 나타내는 온도범위에서의 적정 pH는 동일한 pH 5.5이었다. Cellulase 생산을 위한 S. commune의 최적배양 조건은, 탄소원으로 천연 cellulose, 질소원으로는 corn steep, 또는 peptone/yeast extract 혼합물, 비타민은 첨가하지 않는 것이 cellulase 효소활성 증가에 적절한 것으로 밝혀졌다. 또한 탄소원의 최적 첨가 농도는 2% (w/w), 적정 배양 pH 및 온도는 5.5~6.0과 $25{\sim}30^{\circ}C$로 밝혀졌다. 본 연구에서 도출된 최적 배양 조건으로 S. commune를 배양시키고 40배로 농축한 결과, EG가 3670.5 U/$m{\ell}$, BGL과 CBH가 각각 631.9 U/$m{\ell}$, 398.5 U/$m{\ell}$, BXL이 15.2 U/$m{\ell}$로 매우 높은 효소 활성을 나타냈다. 동일한 효소의 Filter Paper Unit도 11 FPU/$m{\ell}$로 상당히 높았다. 최적배양조건에서 얻어진 S. commune 효소로 다양한 기질에 대해 당화 시험을 실행한 결과, 전처리를 하지 않은 공시 활엽수에 대하여 낮은 당화율을 나타냈으나 천연 cellulose (Aldrich, ~20 micron) 및 볏짚의 경우에는 각각 50.5% 및 33.1%의 높은 당화성능을 나타냈다. 이 같은 당화 수준은 동일 효소농도 (30 FPU/g, glucan)로 비교했을 때 Trichoderma reesei 유래 상용화 효소인 Celluclast 1.5L의 약 110% 수준을 나타냄으로써, 대량생산기술 개발과정을 통해 목질계 당화 효소로의 상용화 가능성이 높은 균주로 평가되었다.

• 유기물자원화
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• 제16권4호
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• pp.64-73
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• 2008

glysosyl hydrolase의 하나인 CCF 유사 유전자를 지렁이 Eisenia anderi의 중장으로부터 분리하여 클로닝하였다. 이 유전자의 전체 염기서열 크기는 1,152bp로 나타났으며 개시코돈을 포함하여 384개의 아미노산을 인코딩한다. N-말단 지역의 17개 잔기들은 signal peptide이다. CCF 관련 유전자의 아미노산 서열을 분석한 결과 본 연구에서 분리한 CCF 유사 유전자는 glycosyl hydrolase family 16 (GHF16)에 속하며, 다른 종의 지렁이에서 밝혀진 CCF 및 CCF-유사 단백질과 79~99%의 높은 상동성을 보였다. 여러 지렁이 종에서 분리된 CCF 및 CCF-유사 단백질들은 가수분해활성에 중요한 polysacchride-binding motif와 glucanase motif가 100% 상동성을 나타냈다. 본 연구의 대상종과 유사종인 E. fetida에서 분리된 CCF는 이 종의 서식지가 미생물 활성이 높은 부패 유기질층이기 때문에 다른 종의 CCF에 비해 높은 기질인식 특이성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 사실은 본 연구에서 분리한 CCF도 넓은 기질 특이성을 갖고 있을 가능성을 제시해 주고 있으며 이는 산업적 응용 측면에서 유용한 특징 중의 하나라고 생각된다. BLASTX를 이용한 계통수 분석 결과 GHF16 효소는 크게 후생동물군, 녹색식물군, 진정세균군 등의 세 그룹으로 나눌 수 있었으며, 후생동물군의 GHF16은 다시 촉수담륜동물형와 탈피동물형(후생동물형 포함)으로 나뉘어졌다. 본 연구에 의해 E. andrei로부터 분리된 CCF-유사 단백질의 더 많은 생물학적 특성 연구를 통해 ${\beta}$-D-글루칸의 분해 및 생산을 조절하는 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제14권2호
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• pp.164-170
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• 1985

Thiocarbamate wool은 $CS_2$ 및 기타의 SH-reagent로 쉽게 수식(修飾)할 수 있을 뿐만 아니라 가역적(可逆的)으로 사용(使用)이 가능(可能)하며 일반적(一般的)인 조건(條件)에서도 효소(酵素)와 쉽게 결합(結合)하여 재사용(再使用) 및 제거(除去)에 용이(容易)하므로 thiocarbarmate wool의 특이(特異)한 반응성(反應性)을 이용(利用), 효소(酵素)를 고정(固定)하여 공업적(工業的)인 이용(利用) 목적(目的)으로 연구(硏究) 검토(檢討)하였다. $DTC-wool-{\alpha}-amylase$의 일반적(一般的)인 성질(性質)은 $Nat-{\alpha}-amylase$에 비(比)하여 최적온도(最適溫度), 최적(最適) pH, 내열성(耐熱性), 동력학적(動力學的) 동태(動態) 및 활성화(活性化) 에너지 등(等)이 다르게 나타났다. 1) 반응시간(反應時間)은 70분(分)에서 환원탕(環元糖)이 12.2 mg/ml로서 최대(最大)의 활성(活性)을 나타내었고 2) 효소량(酵素量)은 3.0g 으로서 13.5 mg/ml의 환원탕(還元糖)으로 최대(最大)의 활성(活性)을 나타내었으며 3) Michaelis constant $(K_m^*)$는 5.6 mg/ml 였고 $V_{max}^*$는 $370.37\;{\mu}g/ml{\cdot}min^{-1}$이었다. 4) 최적온도(最適溫度)는 $60^{\circ}C$였고 이때의 환원탕(還元糖)의 양(量)은 16 mg/ml 였고 5) 최적(最適) pH는 pH 7.0이었고 95% 이상(以上)의 활성(活性)을 나타낸 pH 안정성(安定性)은 pH $6.0{\sim}7.0$ 이었다. 6) 내열성(耐熱性)은 $Nat-{\alpha}-amylase$ 보다 강(强)하였으며 7) 활성화(活性化) 에너지는 16.6 Kcal/mole 이었다. thiocarbamate wool은 가역(可逆), 재사용(再使用) 및 제거(除去)의 편리(便利)에 큰 의의(意義)를 둘 수 있으며 쉽게 조제(調製)할 수 있는 용이점(容易點)이 있을 뿐 아니라 이 DTC-wool에서 효소(酵素)의 고정(固定)이 室溫(室溫)에서도 짧은 시간(時間) 내(內)에 이루어지며 상당히 높은 고정율(固定率)을 기대할 수 있다. 또 최적온도(最適溫度)가 $60^{\circ}C$이고 최적(最適) pH는 7.0이므로 반응장치(反應裝置) 및 운용(運用)에 별다른 어려움이 없고, 내열성(耐熱性)이 강(强)하므로 쉬운 조건하(條件下)에서 경제적(經濟的)으로 공업적(工業的) 이용(利用)에 유리(有利)하다고 판단(判斷)되어진다.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1339-1346
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• 2018

국내 식용버섯 생산은 인공배지에 의존하고 있으며, 버섯 수확후의 폐 배지는 년간 200만톤 이상이 부생되고 있다. SMS에는 다량의 버섯 균사체와 자실체가 포함되어 있으며, 상당량의 영양성분 및 생리활성물질이 잔존하고 있으나, 현재 특별한 용도없이 폐기되고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 표고버섯 SMS의 고부가가치화를 위해 무접종 살균배지, 1차 SMS 및 3차 SMS의 이화학적, 영양적 및 효소적 특성을 평가하였다. 그 결과, 3차 SMS에서는 대부분의 목질부가 표고버섯 균사체에 의해 분해되어, 미접종 살균배지 및 1차 SMS보다 높은 함량의 조단백, 조지질, 회분 함량을 나타내어 우수한 영양성을 나타내었으며, 미접종 살균배지보다 칼슘은 2.95배, 마그네슘 및 나트륨은 2.35배, 인은 2.1배 이상 높게 나타났다. 유해 중금속인 비소와 카드늄은 검출되지 않았다. 또한 3차 SMS의 경우 pH, brix와 산도는 각각 4.6, 20.0 및 1.4로 나타나, 1차 SMS 보다 가용성 물질 및 유기산의 증가가 월등함을 확인하였다. 무접종 배지와 수확횟수에 따른 SMS 분말 및 추출물의 색차는 유의적으로 변화되어 쉽게 구분가능하였다. 한편 APIZYM kit을 이용한 SMS의 효소 활성 평가결과, 평가한 19종의 효소 모두 우수한 활성을 나타내었으며, 특히 esterase (C4), leucine arylamidase, valine arylamidase, cystine arylamidase, trypsin, ${\alpha}$-chymotrypsin, acid phosphatase, naphtol-AS-BI-phosphohydrolase, ${\alpha}$-galactosidase, ${\beta}$-galactosidase, ${\beta}$-glucuronidase, ${\alpha}$-glucosidase, ${\beta}$-glucosidase, N-acetyl-${\beta}$-glucosaminidase, ${\alpha}$-mannosidase 및 ${\alpha}$-fucosidase는 매우 강력한 활성을 나타내었다. 본 연구결과는 표고버섯 SMS를 이용한 축산, 수산 사료 개발 및 환경정화, 고분자 분해 산업, 생물 전환 산업에 효율적으로 이용 가능함을 제시하고 있다.

• 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.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제34권2호
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• pp.99-116
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• 2016

본 시험은 sialic acid가 7%를 함유하도록 제조한 유청가수분해단백분말제제(whey protein of hydrolysis)의 기능성 식품원료로 개발을 위한 동물안전성을 평가함에 연구목표를 두었다. GMP를 원료로 제조한 시험물질은 sialic acid 7%(v/v)와 원료인 GMP 가수분해 단백질이 93%로 구성되어 있었다(시험명: 7%-GNANA). 시험물질의 독성 유무는 한국식품의약안전청(KFDA, 2014)과 OECD(2008)의 의약품 등의 독성시험 기준에 따라 실시하였다. 평가방법으로서, 시험물질의 투여용량을 0, 1,250, 2,500 및 5,000 mg/kg/day로 하여 SPF Sprague-Dawley 계열 암수 랫드에 90일 동안 반복경구투여하였을 때 나타나는 독성 여부를 평가하였다. 평가항목으로서는 사망률, 일반증상관찰, 체중 변화, 사료 섭취량 측정, 안검사, 요검사, 혈액학적 및 혈액생화학적 검사, 부검 시 장기의 중량측정, 부검 시 육안적 검사 및 조직병리학적 검사 등을 평가하였다. 90일 반복경구투여 실험결과로서, 시험물질투여 및 관찰기간 동안 사망동물은 발생하지 않았다. 또한 일반증상, 체중 변화, 사료섭취량, 안과학적 검사, 요검사 그리고 혈액학적 및 혈액이화학적 이상 및 혈액응고검사에서 대조군 대비 특이한 변화는 관찰되지 않았다(p<0.05). 부검 및 병리조직학적 평가 결과, 암수 모두에서 시험물질-유래 중요한 변화 없이 시험물질-유래 경미한 변화(non-adverse effect)만인 5,000 mg/kg/day에서 확인되었다. Weight-based classification(독성 강도에 따른 분류)을 적용한 최종 독성평가 결과, 수컷의 경우 NOEL(No Observed Effect Level)은 5,000 mg/kg/day 그리고 암컷의 경우는 NOAEL(No Observed Adverse Effect Level)은 5,000 mg/kg/day로 최종 확인되었다. 따라서, 암수 모두에서 시험물질의 NOAEL은 투여최대용량인 5,000 mg/kg/day로 확인되었다. 결론적으로, GMP를 원료로 하여 제조한 7%-GNANA(유청가수분해단백분말)는 투여가능 최대용량에서도 독성이 없는 안전한 천연물이라는 것을 확인하였고, 의약품이나 기능성 식품으로서의 개발 가능성을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제7권
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• pp.105-117
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• 1966

acaricide로 알려진 phthalimidomethyl O,O-dimethyl phosphorodithioat (Imidan)을 수도(水稻)에 살포(撒布)했을 때 Imidan과 그 대사물질(代謝物質)이 식물(植物)의 생육(生育)에 미치는 영향(影響)을 연구(硏究)하기 위하여 본(本) 실험(實驗)을 하였으며 이의 결과(結果)를 요약(要約)해 보면 다음과 같다. (1) Imian의 대사물질(代謝物質)로 예상(豫想)되는 다음의 8가지 화합물(化合物)을 합성(合成) 또는 정제(精製)하여 공시약제(供試藥劑)로 사용(使用)하였다. (a) N-Hydroxy methyl phthalimide (b) Phalimide (c) Phthalamdic acid (d) Phthalic acid (e) Anthranilic acid (f) p-amino benzoic acid (g) p-hydroxu benzoic acid (h) Benzoic acid (2) 상기(上記) 물질중(物質中)에서 (a),(c),(d),(e)와 Imidan의 각(各) 10 ppm과 20 ppm 의 Buffer Solution 을 만들어 밀 종자(種子)를 가지고 coleoptile straight growth test를 해 본 결과(結果) Imidan 은 10 ppm 과 20 ppm에서 모두 control 보다 생장(生長)의 촉진효과(促進?果)를 보였으며 기중(其中) phthalamidic acid 10 ppm 이 가장 좋은 성적(成績)을 보였다. 이것으로 보아 Imidan 자체(自體)는 생장(生長) 억제(抑制)의 효과(?果)를f 보이나 이것이 일단(一但) 생체내(生體內)에서 가수분해(加水分解)를 비롯한 각종(各種) 대사작용(代謝作用)을 받으면 그 대사산물(代謝産物)이 식물생장(植物生長)을 촉진(促進)하는 효과(?果)를 보이는 것 같다. (Table 1, Fig. 1 참조(參照)) (3) xylene을 용매(溶媒)로 하여 Imidan 유제(乳劑)를 만들고 이것을 희석(稀釋)하여 20 ppm, 100 ppm 및 200 ppm 의 각(各) 농도(濃度) 유화액(乳化液)을 조제(調製)한 후 이것을 배지(培地)로 하여 수도종자(水稻種子)를 발아(發芽)시킨 후 12 일(日)에 shoot와 root의 길이를 측정(測定)하였다. 이의 결과(結果)를 보면 root는 Imidan 20 ppm에서, shoot 는 Imidan 100 ppm에서 모두 xylene만의 유제구(乳劑區)인 control 보다 좋은 효과(?果)를 보였으며 여기에서 흥미(興味)있는 것은 용매(溶媒)로 사용(使用)된 xylene은 수도종자(水稻種子) 뿌리의 발육(發育)에 심(甚)한 억제효과(抑制效果)를 보이는 것 같다. (Table 2, Table 5 참조(參照)) (4) 벼를 pot에 심고 2회(回)에 걸쳐 control, Imidan, N-hydroxy methyl phthalimide, anthranilic acid 및 phthalimide의 10, 25, 50, 100 ppm 농도(濃度)의 각(各) 유제(乳劑)를 살포하고 일정기간후(一定期間後) 생육상(生育相)을 조사(調査)하였더니 Imidan 구(區)와 N-hydroxy methyl phthalimide 구(區)가 control 보다 좋은 성적(成績)을 보였다. (5) Imidan 250 ppm 유제(乳劑)를 수도엽면(水稻葉面)에 살포(撒布)하고 3 일(日), 5 일(日), 7 일(日) 및 14일후(日後)에 일정량(一定量)의 엽경(葉莖)을 채취(採取)하여 acetone으로 추출(抽出)k고 acetonitrile을 가지고 prechromatographic piriication 을 거쳐 paper chromatography에 의(依)하여 다음과 같은 대사물질(代謝物質)을 검출(檢出)하였다. Imidan $(Rf:\;0.97{\sim}0.98)$, N-hydroxy methyl phthalimide (Rf: 0.87), phthalimide $(Rf:\;0.86{\sim}0.87)$, phthalamidic acid $(Rf:\;0.13{\sim}0.14)$, phthalic acid $(Rf:\;0.02{\sim}0.03)$, benzoic acid $(Rf:\;0.42{\sim}0.43)$ 및 p-amino benzoic acid 또는 p-hydroxy benzoic acid $(Rf:\;0.08{\sim}0.09)$와 Rf=0.73, 0.59, 0.33, 0.23, 0.07의 미지물질(未知物質)을 검출(檢出)하였다. 또한 3일(日), 5일(日) 등(等) 초기(初期)에서는 미분해(未分解)의 Imidan과 최초(最初)의 가수분해(加水分解) 산물(産物)인 N-hydroxy methyl phthalimide등(等)이 비교적(比較的) 다량(多量)으로 검출(檢出)되었으나 7일(日), 14일(日) 등(等) 후기(後期)에는 생체내(生體內)에서 더 많은 분해(分解)를 받아 상기(上記) 이성분(二成分)은 양(量)이 감소(減少)되고 phthalic acid, phthalamidic acid benzoic acid 및 p-hydroxy benzoic acid 또는 p-amino benzoic acid등(等)의 양(量)이 증가(增加)되는 것을 볼 수있었으며 도체상(稻體上)에 살포(撒布)된 Imidan 은 체내(體內)에 흡수(吸收)되어 14일(日)이 경과(經過)되면 대부분(大部分)이 분해(分解)를 받는 것으로 보여진다. 이상(以上)의 결과(結果)로 보아 Imidan은 자체(自體)로서는 식물생장(植物生長) 촉진작용(促進作用)이 없으나 식물체내(植物體內)에서 여러 가지 대사작용(代謝作用)(enzyme의 작용(作用))을 맡아서 각종(各種) phthaloyl 영향(影響)을 주는 것으로 생각(生覺)된다.