• 제목/요약/키워드: nitroreductase

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폭약 TNT 분해세균 Stenotrophomonas sp. OK-5에서 분리된 NAD(P)H-nitroreductase의 정제 및 특성 연구 (Characterization of NAD(P)H-nitroreductase Purified from the TNT-degrading Bacterium, Stenotrophomonas sp. OK-5)

  • 호은미;천재우;강형일;오계헌
    • 미생물학회지
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    • 제39권4호
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    • pp.223-229
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    • 2003
  • 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT)을 분해할 수 있는 Stenotrophomonas sp. OK-5에서 분리한 NAD(P)H-nitroreductase의 특성을 조사하였다. 먼저 ammonium sulfate precipitation, DEAE-sepharose, 그리고 Q-sepharose 등의 일련의 정제 과정을 통하여 NAD(P)H-nitroreductase을 분리정제하였다. 분취기로부터 얻어진 시료로부터 NAD(P)H-nitroreductase의 효소활성을 가지는 3개의 다른 fractions (I, II 및 III)이 탐침되었다. NAD(P)H-nitroreductase의 fractions I, II, 그리고 III의 비활성(specific activity)은 각각 5.06 unit/mg, 4.95 unit/mg, and 4.86 unit/mg이었으며, crude extract와 비교하여 각각 10.5배, 9.8배, 8.9배 이상 농축되었다. 이 실험에서 이들 3개의 fractions 가운데, fraction I이 가장 높은 비활성을 나타내었다. NAD(P)H-nitroreductase (fractions I, II 및 III)의 효소활성에 영향을 미치는 몇 가지 요인을 조사하였다. 모든 NAD(P)H-nitroreductase (fractions I, II 및 III)의 최적 온도는 30$^{\circ}C$이었으며, 최적 pH는 약 7.5이었다. 4Ag^+, Cu_2^+, Hg_2^+$ 등의 금속이온은 약 80%의 효소활성을 저해하였으나, $Mn_2^+ 이나 Ca_2^+$의 첨가 시에는 약 30~40% 정도의 활성이 감소되었다. 그러나 $Fe_3^+$은 이들 효소의 활성을 증진시켰다. SDS-PAGE에 의해 측정된 NAD(P)H-nitroreductase의 fractions I, II 및 III의 분자량은 모두 약 27 kDa임이 확인되었다.

Stenotrophomonas maltophilia OK-5에 의한 TNT 함유폐수 (pink water)의 생물학적 처리 와 Nitroreductase (pnrB) 유전자의 RT-PCR 정량화 (Biological Treatment of TNT-containing Wastewater (pink water) by Stenotrophomonas maltophilia OK-5, and RT-PCR Quantification of the Nitroreductase (pnrB) Gene)

  • 조수희;조윤석;오계헌
    • KSBB Journal
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    • 제24권6호
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    • pp.556-562
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    • 2009
  • 본 연구는 TNT 분해능이 우수한 세균인 S. maltophilia OK-5를 이용하여 TNT 함유 폐수인 pink water의 미생물학적 처리 가능성에 대한 연구를 하였다. Pink water에 함유된 TNT 제거를 위해 S. maltophilia OK-5를 교반탱크 반응조에서 배양한 결과 pink water 내에 존재하는 100 mg/L의 TNT를 배양 6일 만에 완전 분해하였다. Hydride-Meisenheimer complex에서 유래하는 진한 적갈색은 배양기간 내에 증가하였으며, 이를 정량적으로 확인하였다. 본 연구에서 pink water에 잔류하는 TNT 뿐만 아니라 2,4-dinitrotoluene, 2,6-dinitrotoluene, 2,4-dinitro-6-hydroxytoluene 등의 대사산물도 HPLC 분석방법으로 측정하였으며, GC-MS를 사용하여 확인하였다. 또한 pink water에서 배양된 S. maltophilia OK-5에서 발현되는 nitroreductase (pnrB)의 유전자 발현 정량을 real time PCR로 측정하였다. 그 결과 배양 5일째 pnrB copy 수가 $10^3$ 이상 증가하는 것을 확인하였다.

폭약 TNT를 분해하는 세균인 Pseudomonas SP. HK-6에서 분리정제된 Nitroreductase의 특성연구 (Characterization of Nitroreductase Purified from TNT-degrading Bacterium, Pseudomonas sp. HK-6.)

  • 호은미;강형일;오계헌
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.230-237
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    • 2004
  • 균주 Pseudomonas sp. HK-6로부터 2,4,6-trinitrotoluene (TNT)의 대사 과정에서 유도되는 nitroreductase (NTR)를 분리 및 정제하여 다양한 특성조사를 실시하였다. NTR은 균주 HK-6의 세포추출물로부터 ammonium sulfate 침전, DEAE-sepharose, 그리고 Q-sepharose chromatography의 일련의 과정을 통하여 분리되었고, NTR의 활성을 가지는 세개의 다른 fractions를 확인하였다. 균주 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 비 활성은 각각 4.85 unit/mg, 5.47 unit/mg, 5.01 unit/mg으로 측정되었으며, 세포추출물에 비해 각각 9.0배, 10.1배, 9.3배 농축된 것으로 나타났다. SDS-PAGE에서 측정된 균주 HK-6의 NTR fractions I, II 그리고 III의 분자량은 모두 약 27 kDa으로 확인되었다. 정제된 NTR의 활성에 온도, pH, 금속 이온, 억제 물질의 효과와 기질 특이성 등에 대한 물리화학적 특성 조사를 실시하였다. 균주 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 적정온도는 $25~35^{\circ}C$ 확인되었고, 모두 $30^{\circ}C$에서 최대 활성을 나타내었으며, 이들 효소 활성의 적정 pH는 7.0~8.0이었고, 최적 pH는 7.5로 확인되었다. TNT에 대한 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 활성은 금속 이온 $Ag^{+}$ , $Cu^{2+}$ , 그리고 $Hg^{V}$ 에 의해서 약 70%이상 저해되었으며, $Mn^{2+}$ 또는 $Ca^{2+}$ 에 의해서 약 20~50%로 활성이 억제되었다. 그러나 $Fe^{2+}$ /첨가 시에는 효소의 활성에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. NTR의 활성에 대한 억제물질의 영향은 $\beta$-mercaptoethanol 첨가 시에 효소의 활성이 모두 억제되었고, dithiothreitol, EDTA, 그리고 NaCl 첨가시에도 활성이 감소하는 것으로 확인되었다. TNT와 그 유사기질을 이용하여 HK-6에서 분리된 NTR의 기질 특이성을 조사한 결과, TNT, nitrobenzene, 그리고 RDX에 대해서는 비교적 활성이 높게 나타났으나 2,6-DNT와 2,4-DNT에서는 낮은 활성을 나타내는 것으로 확인되었다.

Stenotrophomonas sp. OK-5에서 분리한 NAD(P)H-Nitroreductase의 생리학적 및 분자생학적 특성 연구 (Physiological and Molecular Characterization of NAD(P)H-Nitroreductase from Stenotrophomonas sp. OK-5)

  • 호은미;강형일;오계현
    • 미생물학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.183-188
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    • 2004
  • TNT 분해 세균 Stenotrophomonas sp. OK-5는 세 개의 다른 NAD(P)H-nitroreductase의 활성 fractions (NTR fractions I, II, III)을 갖고 있는 것으로 확인된 바 있다. 본 연구에서는 NTR fractions I, II, III에 대한 생리학적 특성과 분자생물학적 특성을 규명하고자 하였다. TNT에 대한 균주 OK-5의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 활성은 억제 물질인 $\beta$-mercaptoethanol의 첨가 시에 효소의 활성 이 모두 억제되는 것으로 확인되었다. TNT와 그 유사 기질을 이용하여 균주 OK-5에서 분리된 NTR의 기질 특이성을 조사한 결과, nitrobenzene, 그리고 RDX에 대 해서는 비교적 활성 이 높게 나타났으나 2,6-DNT와 2,4-DNT에서는 낮은 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 균주 OK-5에서 정제된 NTR fraction I의 N-말단 아미노산 서 열은 $^1MSDLLNADAVVQLFRTARDS^20$로 분석되었고, Xanthomonas campestris의 NTR과 X. axonopodis의 NTR에서 각각 70%와 65%로 비교적 높은 유사성을 가지는 것으로 나타났다. 균주 OK-5의 NTR fraction I의 효소를 암호화하는 SmOK5nrI 유전자의 염기서열을 확인하고 분석된 유전자로부터 유추되는 아미노산 서열을 각각 비교한 결과 X. campestris의 NTR과 81%, X. axonopodis의 NTR과 75%,그리고 Streptomyces avermitilis의 NTR과 30%의 유사성이 있는 것으로 조사되었으나, Pseudomonas putida KT2440의 NTR (pnrB)과는 16%로 낮은 유사성이 있는 것으로 확인되었다.

Bifidobacterium longum HY8001의 섭취가 사람의 장내세균층 및 장내세균 효소에 미치는 영향 (Effect of Bifidobacterium longum HY8001 Administration on Human Fecal Bacterial Enzymes and Microflora)

  • 이완규;이상명;배형석;백영진
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.267-272
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    • 1999
  • The effects of Bifidobacterium longum HY8001 supplement intake on the fecal microflora and fecal bacterial enzyme activity were studied in ten healthy human volunteers, before, during and after intake (respectively for 3 weeks). During intake of B. longum HY8001 supplement, fecal, $\beta$-glucuronidase and nitroreductase activities significantly decreased 44.6%(p<0.005) and 32.3%(p<0.01), respectively. Although numbers of major bacterial groups of fecal microflora were not affected by B. longum HY8001 intake for 3 weeks, the number of Bifidobacterium was significantly increased (p<0.05). This result indicates that intake of B. longum HY8001 might be potentially beneficial for the prevention and inhibition of colon cancer and improvement of human intestinal microflora composition.

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Simultaneous Utilization of Two Different Pathways in Degradation of 2,4,6-Trinitrotoluene by White Rot Fungus Irpex lacteus

  • 김현영;송홍규
    • 미생물학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.250-250
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    • 2002
  • This study confirmed that white rot fungus Irpex lacteus was able to metabolize 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) with two different initial transformations. In one metabolic pathway of TNT a nitro group was removed from the aromatic ring of TNT. Hydride-Meisenheimer complexes of TNT (H/sup -/-TNT), colored dark redo were confirmed as the intermediate in this transformation by comparison with the synthetic compounds. 2,4-Dinitrotoluene as a following metabolic product was detected, and nitrite produced by denitration of $H^-$-TNT supported this transformation. In the other TNT pathway, nitro groups in TNT were successively reduced to amino groups via hydroxylamines. Hydroxylamino-dinitrotoluenes and amino-dinitrotoluenes were identified as the intermediates. The activity of a membrane-associated aromatic nitroreductase was detected in the cell-free extract of I. lacteus. This enzyme catalyzed the nitro group reduction of TNT with NADPH as a cofactor, Enzyme activity was not observed in the presence of molecular oxygen.

Simultaneous Utilization of Two Different Pathways in Degradation of 2,4,6-Trinitrotoluene by White Rot Fungus Irpex lacteus

  • Kim, Hyoun-Young;Song, Hong-Gyu
    • Journal of Microbiology
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    • 제38권4호
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    • pp.250-254
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    • 2000
  • This study confirmed that white rot fungus Irpex lacteus was able to metabolize 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) with two different initial transformations. In one metabolic pathway of TNT a nitro group was removed from the aromatic ring of TNT. Hydride-Meisenheimer complexes of TNT (H$\^$-/-TNT), colored dark redo were confirmed as the intermediate in this transformation by comparison with the synthetic compounds. 2,4-Dinitrotoluene as a following metabolic product was detected, and nitrite produced by denitration of H$\^$-/-TNT supported this transformation. In the other TNT pathway, nitro groups in TNT were successively reduced to amino groups via hydroxylamines. Hydroxylamino-dinitrotoluenes and amino-dinitrotoluenes were identified as the intermediates. The activity of a membrane-associated aromatic nitroreductase was detected in the cell-free extract of I. lacteus. This enzyme catalyzed the nitro group reduction of TNT with NADPH as a cofactor, Enzyme activity was not observed in the presence of molecular oxygen.

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Helicobacter pylori에서 metronidazole 내성이 미치는 생물학적 영향 (Biological Effect of Metronidazole Resistance in Helicobacter Pylori)

  • 이진혁;이선미;남원희;김은실;김진호;강호영;정진용
    • 생명과학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.955-960
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    • 2005
  • 메트로니다졸은 인체 위장질환의 원인균인 헬리코박터 파일로리를 박별하기위해 처방하는 주요 약제이다 그러나 인체로부터 분리한 헬리코박터 파일로리 균주는 메트로니다졸에 내성을 가지는 경우가 일반적이며, 이러한 내성원인은 이 균주의 염색체 상에 존재하는 두 종류의 nitroreductase 유전자인 rdxA와frxA 유전자가 비활성화됨에 따라 유발된다. 본 연구에서는 헬리코박터 파일로리 균에서 rdxA 유전자에 변이를 도입하여 메트로니다졸에 내성을 가지는 균주를 구축하여, 메트로니다졸 내성이 균주에 미치는 생물학적 영향을 관찰하고자 하였다. In vitro상에서 메트로니다졸 내성균주는 대조균과 비교하여 exponential phase에서는 거의 차이 없이 증식하였으나 stationary phase에서는 빠르게 생육활성을 잃는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 생쥐를 이용한 동물 실험에서 메트로니다졸 내성균주는 생쥐의 위장 내에서 서식하는 능력을 상실함을 알 수 있었다. 그러나 이러한 생육 활성을 회복시켜주는 compensate템 mutation을 가진 균주를 쉽게 얻을 수 있었으며 이 균주는 생쥐에 감염시키면 위장 내에서 서식하는 능력을 회복함을 알 수 있었다.