• 생명과학회지
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• 제8권5호
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• pp.526-531
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• 1998

In this study, the composition and characteristics of poly-$\beta$-hydroxybutyrate (PHB) biosynthesized by Actinobacillus sp. EL-9 are investigated. PHB produced by Actinobacillus sp. EL-9 was identified as the homopolymer of 3-hydroxy-butyric acid (PHB) by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy analysis. The melting tem-perature (T$_{m}$), and crystallization temperature(T$_{c}$) of PHB was 169.7$^{\circ}C$ and 69.13$^{\circ}C$, respectively. The viscosity on he basis of Brookfield viscometer was 6.01 ㎗/g. The viscosity-average molecular weight estimated by Mark-Ho-wink-Sakurada equation was 1.08$\times$10$^{6}$ ($\pm$3,000).00).

• KSBB Journal
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• 제11권2호
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• pp.246-253
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• 1996

생분해성 고분자의 생산 단가를 낮추기 위해 값싼 원료인 LNG와 강제성 메탄자화균인 M. tricha­s sparium OS3b를 이용하여 PHS 생산 가능성을 검토하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 산업용 기질인 LNG를 에탄 원료로 사용한 경 우 LNG 중의 에탄과 프로판에 의해 비성장 속도가 감소하였으내(저해상수 $K_1=0.12%$) PHS 생성에는 영향을 주지 않았다. 2. 배양액 중 구리 이온이 결핍되면 PHS 축적은 현저히 감소하였다. 3. 각종 영양원 결핍조건에서 PHS 축적능을 시험 하였을 때, 칼륨, 마그네숨, 그리고 질소원 결핍이 높은 PHS 축적율을 보였고, 특히 질소원의 경우 최 고 45%의 축적율을 보였다. 4. 최척의 질소원/탄소원의 비는 존재하지 않았고, 질소원의 농도가 낯을수록 PHS 축적율은 증가 하였다. 5. PHS 축척을 위한 최적 온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 7.0이었다.

• 생명과학회지
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• 제18권12호
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• pp.1625-1630
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• 2008

본 연구는 생분해성 플라스틱인 poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB)의 생산단가를 낮추기 위한 노력으로 저가의 기질로부터 PHB 대량생산을 위한 기초자료를 얻는데 그 목적을 두었다. Hemicellulose hydrolysate는 지구상에 풍부하게 존재하는 저가의 waste by-product로서 xylose가 많이 포함되어 있다. 본 연구에서는 xylose로부터 PHB를 생산할 수 있는 균주를 토양에서 분리하여, 분류학적 위치를 밝히고, 균체 생육 최적 조건, PHB 생산을 위한 최적 발효 배양 조건, PHB의 구조 확인 등을 검토 하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 토양으로부터 분리한 균주 J-65는 형태학적, 배양적, 생화학적 및 partial 16S rRNA sequence에 근거하여 Bacillus megaterium로 동정하였다. B. megaterium J-65의 균체 생육 최적 조건은 온도 $37^{\circ}C$, 초발 pH 8.0이었으며 2% xylose, 0.25% $(NH_4)_2SO_4$, 0.3% $Na_2HPO_4{\cdot}12H_2O$, 0.1% $KH_2PO_4$였다. PHB 축적에 영향을 미치는 요인을 검토하기 위해 균체생육 최적배지에서 $37^{\circ}C$, 24시간 1차 배양한 후, 균체를 회수하여 각종 영양분이 결핍된 배지에 2차 배양을 실시한 결과 B. megaterium J-65는 균형생육조건(balanced-growth condition)에서 PHB를 합성하는 균주로 나타났다. PHB보다 물성이 향상된 PHB/HV 공중 합체를 생산하기 위하여 보조기질로 propionic acid를 첨가하였을 때, 0.1% propionic acid 농도에서 HV mol%가 14%인 PHB/HV 공중합체가 합성되었다. 5 l 용량의 발효조에 B. megaterium J-65를 회분배양하였을 때 배양 21시간에 건조균체량 10 g/l, PHB 3.5 g/l를 얻을 수 있었고, 유가배양을 실시한 결과 배양 48시간에 건조균체량 26.52g/l, PHB 9.28 g/l를 얻을 수 있었다. 생산된 PHB를 alkaline solution 처리와 chloroform을 이용한 유기용매 추출법을 이용하여 추출.정제한 후 Gas Chromatography로 정제를 확인하고 300MHz 1H-NMR을 실시한 결과 3-hydroxybutyrate의 homopolymer임을 확인하였다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제13권8호
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• pp.3803-3807
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• 2012

Prohibitin (PHB), an evolutionarily-conserved protein, has been found to be over-expressed in gastric cancer and be closely related with tumor malignancy. In this study, to investigate the relationship between PHB expression and cell apoptosis in the BGC823 gastric cancer cell line, low and high expression PHB in BGC823 cells was accomplished using RNA interference technology and gene transfer techniques. Cell proliferation, cell cycling, apoptosis, Bax, Bcl-2 and Cyt.c protein expression and the activation of Caspase-3,9 were assessed after 48h. Over-expression of PHB gene in BGC823 cells resulted in slow cell growth, cell arrest in G2 phase, and an increased apoptosis ratio while the opposite was found for PHB under-expressing cells. In PHB over-expressing cells, the expression of Bax gene was increased, the expression of Bcl-2 was decreased, the activation level of Caspase-3, 9 was increased, but the activation level of Caspase-8 demonstrated no change. These results indicate that PHB induced apoptosis through the mitochondrial pathway.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권5호
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• pp.776-784
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• 2019

Polyhydroxybutyrate (PHB), the most well-known polyhydroxyalkanoate, is a bio-based, biodegradable polymer that has the potential to replace petroleum-based plastics. Lignocellulose hydrolysate, a non-edible resource, is a promising substrate for the sustainable, fermentative production of PHB. However, its application is limited by the generation of inhibitors during the pretreatment processes. In this study, we investigated the feasibility of PHB production in E. coli in the presence of inhibitors found in lignocellulose hydrolysates. Our results show that the introduction of PHB synthetic genes (bktB, phaB, and phaC from Ralstonia eutropha H16) improved cell growth in the presence of the inhibitors such as furfural, 4-hydroxybenzaldehyde, and vanillin, suggesting that PHB synthetic genes confer resistance to these inhibitors. In addition, increased PHB production was observed in the presence of furfural as opposed to the absence of furfural, suggesting that this compound could be used to stimulate PHB production. Our findings indicate that PHB production using lignocellulose hydrolysates in recombinant E. coli could be an innovative strategy for cost-effective PHB production, and PHB could be a good target product from lignocellulose hydrolysates, especially glucose.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.76-83
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• 2019

본 연구에서는 생분해성 고분자인 poly(3-hydroxbutyrate) (PHB)의 생산 비용 절감을 위해, 탄소원으로 폐식용유(waste frying oil, WFO)을 사용하여 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최적 생장 및 PHB 생합성 조건을 확립하였다. WFO와 새 식용류(fresh frying oil, FFO)의 지방산을 분석한 결과 FFO의 지방산 함량은 불포화지방산 82.6%, 포화지방산 14.9%를 차지하는 것으로 나타났으나 WFO의 경우 불포화지방산 56.3%와 포화지방산 33.5%로 FFO와 비교할 때 지방산 조성의 변화를 확인할 수 있었으며, 이러한 불포화지방산의 조성 변화는 가열, 산화반응 및 가수분해에 의한 화학적, 물리적 특성의 변화 때문인 것으로 사료된다. 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최대 건조세포중량과 PHB 생합성량(g/l)을 확인하기 위해 플라스크를 이용하여 탄소원 농도, 질소원 종류 및 배양 pH와 온도 및 시간을 확립하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO과 0.5 g/l의 $NH_4Cl$를 질소원으로 사용하여 pH 7 및 $20^{\circ}C$의 배양 조건에서 96시간 배양 시 최적의 건조세포중량과 PHB 생합성량을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 3 l jar fermenter를 이용하여 Pseudomonas sp. EML2의 생장 및 PHB 수율을 확인하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO를 단일 탄소원으로 사용하여 96시간 배양 시 3.6 g/l의 건조세포중량을 얻었으며 73.0 wt%의 PHB 축적률을 확인하였다. 이 경우 PHB 생합성량 2.6 g/l로 나타났다. FFO를 대조군으로 사용하여 대량배양 한 결과 WFO를 사용한 경우와 비슷한 건조세포중량(3.4 g/l), PHB 축적률(70.0 wt%), 그리고 PHB 생합성량(2.4 g/l)을 확인하였다. 본 연구에서 분리한 Pseudomonas sp. EML2는 WFO를 효과적으로 이용하여 PHB를 생합성 하였으며 이 균주와 WFO는 PHB의 산업적 생산을 위한 새로운 생산 후보자 및 탄소원으로서 이용될 수 있음을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.422-428
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• 1999

Alcaligenes latus 유래의 phbC 유전자를 A. eutrophus에 재도입시킨 형질전환균주를 이용하여 높은 4HB 몰분율을 갖는 P(3HB-4HB)의 고농도 생산을 시도하였다. 형질전환균주는 총균체량, P(3HB-4HB) 농도, 그리고 축적률에서 모균주에 비해 다소 증가한 반면 P(3HB-4HB)내의 4HB 몰분율은 23.5 mol%로 모균주의 12.3 mol%에 비해 현저히 증가하였다. 이는 phbC유전자의 증폭으로 인해 해당과정에서 생성된 3HB와 전구물질인 ${\gamma}$-butyrolacton에서 전환된 4HB의 중합반응이 촉진되기 때문으로 사료된다. 또한 ${\gamma}$-butyrolacton의 농도 $Mg^{2-}$ 이온, 그리고 citrate 첨가량이 P(3HB-4HB)의 농도, 축적률, 그리고 4HB 몰분율에 미치는 영향을 검토하였다. P(3HB-4HB)내의 4HB 몰분율을 증대시키기 위하여 일반적으로 사용되는 2단계 배양법을 변형시켜 ${\gamma}$-butyrolacton과 citrate의 첨가시기를 늦춘 2단계 배양법을 활용하여 P(3HB-4HB)내의 4HB 몰분율을 61.0 mol%로 증가시킬 수 있었다. 또한 ${\gamma}$-butyrolacton의 첨가량을 조절하여 P(3HB-4HB)내의 4HB 몰분율이 92.0 mol%에 이르는 homopolymeric P(4HB)를 생산할 수 있었으며, 그 구조를 $^1$H-NMR을 통해 확인하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.175-178
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• 2000

Biodegradability of the $poly({\beta}-hydroxybutyrate-co-3 -hydroxyvalerate)$ [PHB/V] containing 0, 10 and 15mol% hydroxyvalerate [HV] was studied. Bioderadability of PHB/V was evaluated at $30^{\circ}C$ for 58 days and $55^{\circ}C$ for 33 days by monitoring the time-dependent changes in weight loss(erosion) of aerobic conditions in a temperature-controlled microcosms containing the earthworm cast($30^{\circ}C$) and compost ($55^{\circ}C$). It was found that PHB/V biodegradability occurred with increasing HV monomer concentration from 0 mol% to 15 mol%.

• 폴리머
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• 제30권6호
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• pp.512-518
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• 2006

양친성 블록공중합체는 생분해성 고분자인 poly((R)-3-hydroxybutyrie acid), PHB와 친수성 고분자인 poly(ethylene glycol), PEG를 이용하여 제조되었다. 미생물에 의해 생산된 분자량이 수십만인 PHB는 약물전달용 재료로 적합하지 않으므로 산 촉매 가수분해를 통해 분자량이 $3000{\sim}30000$을 가지도록 조절되었다. 공중합체를 수용액에 넣으면, 고분자들은 자기 조립에 의해 친수성인 PEG가 소수성인 PHB를 감싸는 형태의 고분자 미셀을 형성한다. 형성된 고분자 미셀은 생분해성과 생체적합성을 가지면서 생체 내에서 낮은 독성과 환자 친화적인 특성을 가지므로 약물 전달체로의 이용이 가능하다. 양친성 블록 공중합체는 PHB에 PEG를 도입한 것으로 에스테르교환(transesterification) 반응을 통해 유도되었다. PEG는 친수성 블록의 형성과 반응성을 향상시키기 위해 말단의 작용기를 개질한 후 사용되었다. 양친성 블록 공중합체 형성에 대한 열적 특성과 화학적 구조 분석은 DSC, FTIR, $^1H-NMR$을 사용하여 알아보았다. 임계 미셀 농도(critical micelle concentration, CMC)는 고분자 미셀이 형성되는 시점으로 형광 분광기를 사용하여 분석한 결과 $5{\times}10^{-5}g/L$ 부근에서 측정되었다. 수용액 상의 고분자 미셀은 냉동 건조 후, 분말형태의 나노입자를 얻었다. 고분자 미셀의 크기는 dynamic light scattering으로 측정한 결과 약 130 nm 정도로 나타났다. 또한 atomic force microscopy 측정을 통해 크기가 약 130 nm 정도인 구형 입자를 확인하였다. 나노입자가 형성된 고분자 미셀은 소수성 약물을 담지하여 수동적 표적지향형 약물 전달용 수송체로 이용이 가능할 것이다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제23권2호
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• pp.220-228
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• 1995

For polyhydroxyalkanoic acid (PHA) production, several microorganisms were isolated from sewage sludge. One of them, GB-77 strain, was chosen from its PHB/HV copolymer production on only fructose without cosubstrate. The isolated strain GB-77 was identified as the genus Alcaligenes. Optimal temperature and pH for cell growth were 36C and 6.8. Optimal medium composition was 10 g/l of fructose and 5 g/l of polypeptone, 1 $\times$ 10$^{-2}$M Na$^{2}$HP0$^{4}$, 1.3 $\times$ 10$^{-2}$M KH$^{2}$PO$^{4}$. To investigate the optimal condition for polyhydroxyalkanoic acid production two-stage culture technique was used; first stage for cell growth and second stage for PHA production on unbalanced growth conditions. Optimal conditions for high PHA production were C/N ratio 50, temperature 36$\circ$C and pH 6.8. To overcome fructose inhibition on cell growth, intermittent feeding fed-batch culture technique was used. Total cell concentration was 17.4 g/l with 9.1 g/l of PHA. The purified PHA was identified PHB/HV copolymer by NMR analysis.