• 대한환경공학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.128-136
• /
• 2006

본 연구에서는 분자생물학적인 방법을 이용하여 침출수 내의 미생물 군집 분석을 통한 매립지의 안정화 정도를 평가하는 기술을 개발하고자 하였다. 국내 사용종료매립지 중 정밀조사대상매립지 244개소를 대상으로 기초자료 조사 및 현장답사를 통해 천안 J 매립지와 원주 T 매립지를 연구대상 매립지로 선정하였다. 각 매립지의 침출수 시료에서 genomic DNA를 추출한 후 PCR을 이용한 16S rDNA 클로닝 과정을 거쳐 매립지 침출수 내에 분포하는 미생물 군집의 유전적 다양성을 확인하였다. 또한 탈질화 및 메탄생성 유전자를 대상으로 competitive PCR과 Real-Time PCR을 이용한 미생물 정량을 실시하여 오염인자와의 상관관계를 확인하였다. 분석된 DNA sequence를 BLAST search한 결과 97% 이상 유사성을 보이는 근연종은 J 매립지, T 매립지 각각 47.6%, 32.1%로 나타났으며 이 중 Proteobacteria phylum이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. 탈질화 유전자 정량 결과 매립종료 후 경과기간이 13년인 T 매립지에 비해 7년인 J 매립지메서 nirS gene, cnorB gene이 각각 약 7배, 4배 정도 많이 분포하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 메탄생성 유전자 정량 결과 J 매립지 내부 침출수(J1)에서 가장 많이 분포하고 있는 것으로 나타났으며, 매립지에서 지하수 흐름 방향으로 멀어질수록 미생물 개체수가 급격히 감소함을 확인하였다. nirS gene, cnorB gene 및 MCR gene의 개체수와 TOC, $NH_3-N,\;NO_3-N,\;NO_2-N,\;Cl^-$, alkalinity에 대한 비교 분석결과 $NO_3-N$을 제외하고 최대 99% 이상의 높은 상관관계를 보였다. 불량매립지로부터 침출수의 유출에 의한 경계 영역 주변에 대한 분자생태학적 영향평가 결과 종래 대표적인 수질평가 분석 항목과의 상관관계가 매우 높게 관측되어 분자생물학적 기술을 영향역 설정 및 안정화 지표로서 충분히 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제8권1호
• /
• pp.90-96
• /
• 2000

침출수성상은 매립 폐기물, 매립년한 및 매립방식에 따라 상이한 차이를 보이고 있으나 일반적으로 용존성 유기물과 암모니아성 질소의 농도가 높으며, 인의 농도는 낮은 것으로 나타났다. 초기 매립지에서 발생되는 침출수A는 높은 BOD5/COD 비(0.8)를 보였으나 매립이 종료된 매립지에서 발생되는 침출수C는 상대적으로 매우 낮은 BOD5/COD 비(0.1)를 나타내고 있다. 침출수 A, B 및 C의 최대 생화학적 메탄 수율과 혐기성 생분해도는 각각 271,106 및 4 ml CH4/g-COD와 75,30 및 1%로 나타났다. 즉, 초기 매립지에서 발생되는 침출수는 상대적으로 높은 생분해도 특성을 보여 혐기성 처리가 효과적인 것으로 판단되나 매립년한이 오래된 매립지에서 발생하는 침출수는 유기물질이 생물학적으로 분해가 어려운 리그닌, 휴믹 또는 펄빅성의 고분자물질로 주로 구성되어 매우 낮은 혐기성 생분해 특성을 보였다. 침출수농도증가에 따라 미생물의 지체기가 증가하는 경향을 보이며, 특히, 침출수 A의 경우 농도가 25%(v/v) 보다 큰 경우 지체기가 급격히 증가하였다. 이와 같은 결과는 적응되지 않은 미생물을 식종물질로 이용하는 경우 고농도의 침출수를 처리시 장기간의 초기 운전 기간이 소요될 것으로 판단된다. 침출수 농도 50%(v/v) 이상을 첨가한 경우 장기간의 지체기는 50% 미만의 침출수를 첨가한 경우 대부분의 저해물질이 희석되었기 때문으로 판단된다. 그리고 침출수 농도증가에 따라 지체기의 증가뿐만 아니라 메탄수율 및 메탄 발생율이 점차 감소하는 경향을 보이고 있어 침출수 혐기성 처리시 충격부하 뿐만 아니라 정상상태에서의 저해물질에 대한 잠재적인 저해현상이 예상된다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
• /
• 제43권5호
• /
• pp.459-467
• /
• 2009

목적: ML-EM (The maximum likelihood-expectation maximization) 기법은 방출과 검출 과정에 대한 통계학적 모델에 기반한 재구성 알고리즘이다. ML-EM은 결과 영상의 정확성과 유용성에 있어 많은 이점이 있는 반면 반복적인 계산과 방대한 작업량 때문에 CPU(central processing unit)로 처리할 때 상당한 연산시간이 소요되었다. 본 연구에서는 GPU(graphic processing unit)의 병렬 처리 기술을 ML-EM 알고리즘에 적용하여 영상을 재구성하였다. 대상 및 방법: 엔비디아사(社)의 CUDA 기술을 이용하여 ML-EM 알고리즘의 투사 및 역투사 과정을 병렬화 전략을 구상하였으며 Geforce 9800 GTX+ 그래픽 카드를 이용하여 병렬화 연산을 수행하여 기존의 단일 CPU기반 연산법과 비교하였다. 각 반복횟수마다 투사 및 역투사 과정에 걸리는 총 지연 시간과 퍼센트 오차(percent error)를 측정하였다. 총 지연 시간에는 RAM과 GPU 메모리 간의 데이터 전송 지연 시간도 포함하였다. 결과: 모든 반복횟수에 대해 CPU 기반 ML-EM 알고리즘보다 GPU 기반 알고리즘이 더 빠른 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 단일 CPU 및 GPU 기반 ML-EM의 32번 반복연산에 있어 각각 3.83초와 0.26초가 걸렸으며 GPU의 병렬연산의 경우 15배 정도의 개선된 성능을 보였다. 반복횟수가 1024까지 증가하였을 경우, CPU와 GPU 기반 알고리즘은 각각 18분과 8초의 연산시간이 걸렸다. GPU 기반 알고리즘이 약 135배 빠른 처리속도를 보였는데 이는 단일 CPU 계산이 특정 반복횟수 이후 나타나는 시간 지연에 따른 것이다. 결과적으로, GPU 기반 계산이 더 작은 편차와 빠른 속도를 보였다. 결론: ML-EM 알고리즘에 기초한 GPU기반 병렬 계산이 처리 속도와 안정성을 더 증진시킴을 확인하였으며 이를 활용해 다른 영상 재구성 알고리즘에도 적용시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제39권6호
• /
• pp.494-500
• /
• 1996

중요한 환경문제로 대두되고 있는 중금속 오염의 대처 방안으로 식물을 이용한 경제적인 정화 방법을 모색하고자 미나리의 중금속 흡수능력을 검정하고 카드늄 결합단백질을 동정하였다. 미나리의 중금속 흡수능력은 미나리를 카드늄 $(Cd^{2+})$, 크롬 $(Cr^{3+})$ 및 납 $(Pb^{2+})$의 농도를 달리한 배양액에서 재배한 후 미나리에 잔류하는 중금속을 정량함으로써 측정되었다. 중금속의 처리 기간은 3일과 7일로 하였고, 생장 저해가 일어나는 농도까지 처리하였다. 카드늄은 16.68 ppm, 크롬은 20 ppm까지 지속적으로 잔류량이 증가하였고 그 농도 이상에서는 생장 저해가 일어나면서 잔류량의 증가율이 둔화되었다. 식물체 부위별 카드늄과 크롬의 잔류량은 뿌리에서 월등하게 높게 나타났고 줄기와 잎의 순으로 낮아졌다. 납의 경우는 카드늄과 크롬에 비하여 잔류량이 가장 높은 뿌리에서 4배 정도 잔류량이 높게 나타났다. 20 ppm의 중금속 용액에서 7일간 재배한 미나리 뿌리에는 건조중량 1 g에 대하여, 카드늄이 6.1 mg, 크롬은 5.2 mg 그리고 납은 23.6 mg이 잔류하고 있었다. 이것은 잔류하고 있는 중금속 중에서 카드늄은 80%, 크롬은 92%그리고 납은 96%이상이 미나리 뿌리에 잔류하고 있는 것이다. 20 ppm카드늄이 함유된 배양액에서 7일간 자란 미나리 뿌리 추출액을 Sephadex G-50과 DEAE-Cellulose 크로마토그래피를 수행하여, polyacrylamide gel 전기영동 상으로 단일 단백질 분리대의 중금속 결합단백질을 정제하였다. 이 단백질의 분자량은 gel filtration 상에서 약 5,000 Da이었고 아미노산의 조성을 보면 산성 아미노산이 27.3%, cystein이 9.9%로서 중금속 결합단백질의 특성을 가지고 있었다. 그러나 그 아미노산 조성은 지금까지 알려진 phytochelatin과는 다른 새로운 중금속 결합단백질로 나타났다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권7호
• /
• pp.505-514
• /
• 2009

지구온난화 원인물질인 이산화탄소의 신규 흡수제로 serine 칼륨염을 제안하였고, serine 칼륨염의 이산화탄소 흡수특성을 monoethanolamine(MEA)의 결과와 비교하고 평가하였다. 비분산적외선 방식의 $CO_2$ 분석기를 장착한 스크리닝 장치와 흡수평형 측정장치를 이용하여 각 흡수제의 $CO_2$ 흡수/탈거 성능을 속도론적 양적으로 분석하였다. Serine 칼륨염의 유효 $CO_2$ 부하능은 0.425로써 MEA의 0.230보다 거의 두 배나 높았으며, cyclic capacity는 각각 0.354와 0.298로써 serine 칼륨염이 더 우수하였다. 한편 serine 칼륨염의 반응속도는 $CO_2$ 부하능이 0.1 이상에서 급격히 감소하여 MEA의 절반을 유지하였다. 흡수속도 증대를 위해 반응 촉진제로 plperazme과 tetraethylenepentamine을 흔합한 결과 각 경우 포화 $CO_2$ 부하능이 13.7%, 18.7% 증대되었다. Serine의 카르복실기에 서로 다른 종류의 금속을 치환하였을 때 ($Li^+,\;Na^+\;K^+$), serine 칼륨염의 $CO_2$ 흡수량이 나트륨염과 리튬염에 비해 각각 29.2%, 35.0% 높았다. 비슷한 기본구조를 가진 아미노산인 valine과 isoleucine 칼륨염의 흡수실험 결과, 벌키한 side group의 영향으로 인해 흡수속도가 serine 칼륨염에 비해 다소 느렸다. 반응 중 발생하는 침전과 이의 긍정적 이용 방법을 문헌에 근거하여 제안하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.747-753
• /
• 2019

인지기능 저하는 장 단기 기억 및 주의력 소실과 우울증, 불안증의 증가를 특징으로 한다. 또한, 인지기능 저하는 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질환과 연관되어 있다. 경제적 부담, 안전 위협을 포함하는 인지기능 저하와 관련된 사회적 문제는 고령화가 진행됨에 따라 증가하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 인지기능 저하를 유발할 가능성이 있는 원인으로는 노화에 따른 대사 및 호르몬 불균형, 감염, 약물 오남용, 신경세포 손상 등이 알려져 있지만 다양한 요인이 관련되어 있으므로 원인 규명이 어려운 한계점 때문에 뚜렷한 치료전략 수립이 어려운 실정이다. 최근의 연구에 따르면 퇴행성 뇌질환 발생의 원인과 이에 대한 치료전략 수립에 있어서 장내미생물의 역할이 중요하게 제시되고 있다. 특히, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 장내미생물 조성의 변화 및 이들에 의한 대사산물에 따른 분자생물학적, 신경행동학적 증상의 변화가 밝혀졌다. 알츠하이머병 동물모델에서 장내미생물의 변화는 NMDA 수용체와 글루탐산의 변화를 통해 기억능력 소실을 야기하였다. 반면, 알츠하이머병 동물모델에 프로바이오틱스를 투여하였을 때, 비정상적인 신경학적 행동이 유의적으로 감소하였다. 파킨슨병은 장내미생물 군집의 변화와 직접적인 연관성을 보였으며 이는 이차적 증상인 변비 발생에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 파킨슨병 동물모델에 투여한 프로바이오틱스는 단쇄지방산 중 하나인 뷰티르산 증가를 통한 신경세포 보호효과를 나타내었다. 또한, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 뇌-혈관장벽의 기능이상이 밝혀졌으며, 뇌-혈관장벽 변화는 장내미생물 불균형에 의한 전신성 염증에 따른 미세소관의 파괴 및 투과성 증가와 연관된 것으로 나타났다. 더불어 장내미생물 대사과정에서 생성된 대사산물은 퇴행성 뇌질환의 발생과 치료에 영향을 미친다. 본 논문에서는 인지기능 저하의 진행을 지연시킴으로써 심화를 방지할 수 있는 효과적인 접근법을 제시하기 위하여 인지기능 저하와 장내미생물의 연관성을 심층적으로 고찰하여 치료적 대안으로 제시하고자 한다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제49권2호
• /
• pp.118-123
• /
• 2022

고구마의 저온 내성 반응의 분자적 기작에 대한 정보를 얻기 위해 저온 저장 내성이 높은 고구마 품종 Xushu 15-1과 저온 저장 내성이 낮은 Xushu 15-4에서 발현되는 단백질체를 2-D와 MALDI-TOF/TOF를 이용하여 분석하였다. 저온 처리가 되지 않은 대조구 간의 분석 결과, Xushu 15-1에서는 4개의 단백질 spot이 새롭게 발현되었으며, Xushu 15-4에서는 1개 단백질 spot의 발현량이 Xushu 15-1에 비하여 더 높았다. 이들 중 Xushu 15-1에서 새롭게 발현된 spot 2는 sporamin으로 동정되었다. 4℃ 처리된 2개 품종의 저장뿌리에서 8주 동안의 단백질 발현량의 변화를 조사한 결과, Xushu 15-1에서는 별다른 차이가 없었다. 그러나, Xushu 15-4에서는 1개 단백질 spot의 발현량이 증가하였고 4개 spot들의 발현량은 감소하였다. 발현량이 감소된 단백질 중 spot 7 및 8번은 actin, spot 9 및 10번은 fructokinase-like protein으로 동정되었다. 본 연구의 결과는 저장 중 고구마의 저온 내성과 관련된 복잡한 반응성 기작에 대한 이해를 높이고, 향후 저온 저장 능력이 향상된 신품종 고구마의 개발을 위한 후보 유전자를 특정하는 데 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해양생명과학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.104-114
• /
• 2023

플라스틱은 전세계적으로 사용량이 증가함에 따라 해양 환경으로 유입되는 플라스틱 쓰레기의 양도 꾸준히 증가하고 있으며, 미세플라스틱은 해양 생물에 의해 섭취되어 소화관에 축적됨에 따라 성장과 생식에 유해한 영향을 미친다. Cytochrome P450 (CYP)는 환경 오염물질을 대사하는 해독효소로 알려져 있으나 지각류에서는 그 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis에서 clan 2, 3, 4에 각각 속하는 CYP 유전자 9종(clan 2: CYP370A4, CYP370C5; clan 3: CYP350A1, CYP350C5, CYP361A1; clan 4: CYP4AN-like, CYP4AP2, CYP4AP3, CYP4C33-like1)의 서열에 대해 진화적으로 보존된 서열의 유사도를 분석하고 계통분석을 실시하였다. 또한 3종류의 서로 다른 크기의 polystyrene beads (0.05-, 0.5-, 6-㎛ PS beads; 0.1, 1, and 10 mg/L)에 48시간 노출된 기수산 물벼룩에서 이들 9종의 CYP 유전자의 발현을 real time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)로 분석하였다. 결과적으로 기수산 물벼룩 CYP 유전자는 모두 진화적으로 보존된 motif를 가지고 있으며 계통분석 결과 각각 clan 2, 3, 4에 속하는 것으로 확인되었다. 이는 기능적으로 보존되어 있음을 의미한다. CYP 유전자 중 clan 2에 속하는 CYP370C5와 clan 3에 속하는 CYP360A1, 그리고 clan 4에서는 CYP4C122 유전자의 발현이 0.05-㎛ PS beads에 노출되었을 때 유의하게 증가하는 양상을 보였으며, 이는 이들 유전자가 PS 대사에 관여한다는 것을 의미한다. 본 연구는 미세플라스틱이 해양 무척추 동물에 미치는 생물 영향을 분자적 수준에서 이해하는데 도움이 될 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제50권
• /
• pp.1-10
• /
• 2023

고구마(Ipomoea batatas L. Lam)는 영양소, 가공 식품, 동물 사료 및 색소 재료의 유용한 공급원으로 이용 가능한 경제적으로 중요한 대표적인 뿌리 작물이다. 일반적으로 고구마의 저장 뿌리는 수확 후 저장 기간 동안 다양한 미생물과 질병에 의한 부패에 노출되기 쉽다. 수확 후 큐어링은 저장기간 동안 상처를 치유하고 미생물에 의한 부패를 방지하기 위한 가장 적합한 수단으로 알려져 있다. 본 연구에서는 큐어링과 연관된 분자적 기작에 관여하는 단백질들을 확인하기 위해, 큐어링 처리 후 저장기간 동안 단백질체의 변화를 분석하였다. 33℃ (큐어링) 및 15℃ (대조군)에서 3일 동안 처리하고 8주의 저장 기간이 지난 후 2D 전기영동 분석을 통해 단백질 spot의 변화를 확인한 결과, 31개 단백질 spot의 발현량이 차이 나는 것을 확인하였으며, 이들 중 15개의 단백질 spot을 동정하여 그 특성을 분석하였다. 동정된 단백질 중 alphaamylase (spot 1)는 큐어링 처리구에서만 발현량이 증가하였으며, probable aldo-keto reductase 2-like (spot 3) 및 hypothetical protein CHGG_01724 (spot 4)는 큐어링 및 대조구에서 동시에 발현량이 증가하였으나, sporamin A (spot 10)는 큐어링 및 대조구에서 발현량이 감소하였다. 한편, 대조구에서 enolase (spot 14)는 발현량이 증가하였으나, chain A of actinidin-E-64 complex+ (spot 19), ascorbate peroxidase (spot 22) 및 여러 sporamin 단백질들(spot 20, 21, 23, 24, 27, 29, 30 및 31)은 발현량이 감소하였다. 본 연구의 결과는 고구마 저장 뿌리에서 큐어링 처리와 관련된 단백질의 동정 및 수확 후 저장 기간동안 병 저항성과 관련된 기작에 대한 이해를 높이며, 향후 저온 저장 능력이 향상된 신품종 개발을 위한 후보 유전자의 도출에도 기여할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권4호
• /
• pp.672-677
• /
• 2012

Chlorella sp. KR-1 바이오매스에 대한 열분해를 통하여 세포 내 지질을 회수하였다. 중성지질 함량이 10.8%와 36.5%인 두 종류의 KR-1 샘플에 대하여 $600^{\circ}C$에서 열분해를 수행함으로써 지질 함량이 열분해 오일 수율 및 품질 등 반응 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 열분해 결과, 중성지질 함량이 높아 C/H 비가 낮은 샘플이 열분해 전환율 및 오일 수율이 높았다. 저분자량의 유기산, 케톤, 알데히드, 알콜은 두 시료의 열분해에서 모두 발생하였으나 중성지질 함량이 높은 미세조류의 경우 palmitic acid와 oleic acid를 비롯한 유리 지방산의 함량이 높은 대신 질소 함유 유기화합물의 함량은 상대적으로 적었다. 미세조류 열분해 오일은 두 개의 층으로 분리되는데 상부의 경질 분획은 지질 분해에 의하여, 하부의 중질 분획은 당류나 단백질의 분해에 의하여 생성된 것으로 판단되었다. 상부의 경질 분획에는 중성지질의 분해 산물인 유리지방산 이외에 직쇄형 알칸도 상당 부분 포함되어 있었으며 이는 미세조류 열분해시 열분해와 함께 탈카르복실 반응을 비롯한 탈산소 반응이 동시에 일어났기 때문이다. GC 분석을 통하여 생성된 열분해 오일의 품질을 조사하고 지질 추출 방법으로서의 열분해 공정을 평가하였다. 중성지질 함량이 36.5%인 KR-1 샘플의 경우 열분해 수율이 56.9%이며 이 중 경질분획은 68.2%로서 경질분획 만의 수율은 38.8%였다. 또한, 경질분획의 80% 이상이 유리지방산과 순수 탄화수소로 구성되어있어 열분해를 통하여 대부분의 지질을 회수할 수 있음을 확인하였다.