• 미생물학회지
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• 제55권2호
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• pp.171-173
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• 2019

Paenibacillaceae계의 Cohnella 속은 다양한 환경 속에서 서식한다. 여기에 우리는 한국 한라산 꼭대기의 구상나무(Abies koreana) 근권 토양으로부터 분리된 Cohnella sp. HS21의 전체 게놈 서열을 보고한다. 균주 HS21은 원형 염색체 7,059,027 bp와 44.8%의 GC 함량을 가지고 있다. 5,939개의 단백질 코딩 유전자와 78개의 트랜스퍼 (tRNA) 유전자, 27개의 리보솜 RNA (rRNA) 유전자, 4개의 비 코딩 RNA 유전자(ncRNA), 90개의 위 유전자가 존재했다. 박테리아는 항생제 관련 유전자 클러스터와 식물 세포벽 분해 효소를 코딩하는 유전자를 포함하고 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.244-255
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• 2019

Xylose isomerase (XI; E.C. 5.3.1.5) catalyzes the isomerization of xylose to xylulose, which can be used to produce bioethanol through fermentation. Therefore, XI has recently gained attention as a key catalyst in the bioenergy industry. Here, we identified, purified, and characterized a XI (PbXI) from the psychrophilic soil microorganism, Paenibacillus sp. R4. Surprisingly, activity assay results showed that PbXI is not a cold-active enzyme, but displays optimal activity at $60^{\circ}C$. We solved the crystal structure of PbXI at $1.94-{\AA}$ resolution to investigate the origin of its thermostability. The PbXI structure shows a $({\beta}/{\alpha})_8$-barrel fold with tight tetrameric interactions and it has three divalent metal ions (CaI, CaII, and CaIII). Two metal ions (CaI and CaII) located in the active site are known to be involved in the enzymatic reaction. The third metal ion (CaIII), located near the ${\beta}4-{\alpha}6$ loop region, was newly identified and is thought to be important for the stability of PbXI. Compared with previously determined thermostable and mesophilic XI structures, the ${\beta}1-{\alpha}2$ loop structures near the substrate binding pocket of PbXI were remarkably different. Site-directed mutagenesis studies suggested that the flexible ${\beta}1-{\alpha}2$ loop region is essential for PbXI activity. Our findings provide valuable insights that can be applied in protein engineering to generate low-temperature purpose-specific XI enzymes.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권2호
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• pp.245-254
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• 2022

Cellulases are a group of biocatalyst enzymes that are capable of degrading cellulosic biomass present in the natural environment and produced by a large number of microorganisms, including bacteria and fungi, etc. In the current study, we isolated, screened and characterized cellulase-producing bacteria from soil. Three cellulose-degrading species were isolated based on clear zone using Congo red stain on carboxymethyl cellulose (CMC) agar plates. These bacterial isolates, named as HB2, HS5 and HS9, were subsequently characterized by morphological and biochemical tests as well as 16S rRNA gene sequencing. Based on 16S rRNA analysis, the bacterial isolates were identified as Bacillus cerus, Bacillus subtilis and Bacillus stratosphericus. Moreover, for maximum cellulase production, different growth parameters were optimized. Maximum optical density for growth was also noted at pH 7.0 for 48 h for all three isolates. Optical density was high for all three isolates using meat extract as a nitrogen source for 48 h. The pH profile of all three strains was quite similar but the maximum enzyme activity was observed at pH 7.0. Maximum cellulase production by all three bacterial isolates was noted when using lactose as a carbon rather than nitrogen and peptone. Further studies are needed for identification of new isolates in this region having maximum cellulolytic activity. Our findings indicate that this enzyme has various potential industrial applications.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.115-123
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• 2007

토양환경내 오염물질의 고정화 현상은 오염물질의 거동을 결정하는 주요 과정중 하나이다. 특히 생물화학적 반응에 대해 비가역적이며, 이로부터 오염물질의 독성도 동시에 제거되는 산화-공유결합반응에 의한 고정화 반응은 오염물질의 주요한 자연정화 메커니즘중 하나일 뿐만 아니라, 이를 공학적으로 응용함으로써 기존의 분해에 의존해 오던 정화 방법에 비해 보다 효과적으로 오염토양 및 지하수의 복원에 적용될 수 있다. 특히 이러한 산화-공유결합반응을 일으키는 촉매로서의 역할을 하는 망간산화물은 미생물 자체, 혹은 미생물을 포함한 균류, 식물체 등으로부터 추출한 산화-환원 효소를 이용하는 것에 비해 실용적인 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 이에 본고에서는 망간산화물을 이용한 유기오염물질의 정화 기작에 대한 최근의 다양한 연구 결과들을 정리하였다. 특히 망간산화물에 대해 반응성을 가지지 않는 안정한 유기오염물의 처리를 위한 관련 연구로서 반응매개체를 적용한 사례와, PAHs 처리기법, $Fe^0$를 이용한 환원 전처리 등 적절한 전처리 기법과의 조합에 의한 처리방법 등에 대한 연구결과를 소개하였으며, 이로부터 보다 광범위한 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 자연계 내에서 일어나는 탄소의 순환과정을 고려할 때 산화-공유결합 반응에 의한 고정화 및 안정화 반응은 특히 분해에 대해 높은 내성을 가지는 방향족 유기오염물질의 제거에 보다 효과적으로 적용될 수 있는 친환경적 기법으로 사용될 수 있을 것이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제32권2호
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• pp.109-115
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• 1989

퇴비(堆肥) 및 비료(肥料) 시비방법별(施肥方法別)로 무비구외(無肥區外) 7처리(處理)로 21년간(年間) 시험한 미사식양질계(微砂埴壤質系) 보통답(普通畓)에서 urease, L-glutaminase, phosphatase 활성(活性)을 조사하였다. 총(總) urease 활성(活性)(TUA)과 미생물(微生物) 분필(分泌) urease 활성(活性)(MUA)은 처리간(處理間)에 차이가 심하였으나, 토양(土壤)에 축적(蓄積)된 urease 활성(活性)(AUA)은 처리간(處理間)에 차이가 경미(輕微)하였다. 특히 MUA는 3요소(要素)와 퇴비(堆肥), 3요소(要素)와 규산(硅酸) 시용구(施用區)에서 가장 높았으며 토양중(土壤中) 인산(燐酸), 가리(加里), 규산(硅酸) 함량(含量)과도 고도(高度)의 유의(有意)한 상관관계(相關關係)가 있었다. 총(總) L-glutaminase 활성(活性)(TGA)과 토양(土壤)에 축적(蓄積)된 L-glutaminase 활성(活性)(AGA)은 처리 간에 차이가 심하였으나, 미생물(微生物) 분필(分泌) L-glutaminase 활성(活性)(MGA)은 처리간에 차이가 경미(輕微)하였으며 활성정도(活性程度)는 AGA와 비슷하였다. 또한 AGA는 토양 중 규산(硅酸), 인산(燐酸) 함량(含量)과 pH와는 고도(高度)의 유의(有意)한 상관(相關)이 있었다. 토양 중 phosphatase 활성(活性)은 toluene 처리와 무처리간에 차이가 경미하였으나, 퇴비(堆肥)와 비료(肥料) 시비방법(施肥方法)에 따른 차이는 심하여서 3요소구(要素區), 3요소(要素)+퇴비구(堆肥區), 3요소(要素)+규산구(硅酸區)에서 활성(活性)이 높게 나타났다. 그리고 phosphatase 활성(活性)과 토양 PH, 규산(硅酸), 인산(燐酸), 칼슘 함량(含量)과는 유의성(有意性)이 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제11권1호
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• pp.123-130
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• 2009

지표수-지하수 혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 하상의 간극수 지역으로 모든 자연하천에 존재한다. 이 지역은 그동안 다른 특성으로 분리되었던 지표수와 지하수의 전이대로 다양한 미생물이 서식하고 있으며, 하변과는 또 다른 생지화학적인 기작이 일어날 것으로 추정된다. 지금까지의 연구는 미미하지만, 지표수-지하수 혼합대를 고려한 하천 생태 연구는 하천 전체의 생지화학적 기작을 이해하는데 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 본 연구 대상 지역은 내성천(경상북도 예천군 고평교 하류 구간)으로 이 하천은 사질 하상이며, 자연이 그대로 보존되어있다고 평가 받는 자연 직할 하천이다. 토양시료는 하변 달뿌리풀(Phragmites japonica) 식생지, 나지, 수변 혼합대와 사주 혼합대 하강류(downwelling), 상승류(upwelling) 지역에서 깊이 별로 채취하여 수분함량, pH 및 용존유기탄소와 같은 토양 이화학적인 분석과 체외 미생물 효소($\beta$-glucosidase, N-acetylglucosaminidase, phosphatase and arylsulfatase) 활성도, 미생물 군집구조(eubacteria, denitrifying bacteria)의 특성을 알아보았다. 실험 결과 수변 및 사주 지표수-지하수 혼합대 토양이 많은 수분을 함유하고 있었고, 수분함량과 용존 유기탄소는 양의 상관관계를 보였으며, 체외 미생물 효소 활성도는 용존유기탄소와 양의 상관관계를 보였다. 진정세균 군집구조 또한 수변 및 사주의 지표수-지하수 혼합대에서 독특한 경향을 보였다. 이와 같은 결과는 지표수-지하수 혼합대를 통해 일어나는 하천의 생지화학적인 순환 전체를 이해하기 위한 기반을 제공한다.

• 미생물학회지
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• 제53권4호
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• pp.242-250
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• 2017

본 연구에서는 경상북도 울릉군에서 분리한 토양 방선균에 대해 생리학적 특징과 다양성에 대해 연구하였다. ULS1 및 ULS2로 명명한 2개의 토양 시료를 채취하여 다양한 배지에 배양하여 분리하였으며, 평균 생균수는 ULS1 토양은 $1.28{\times}10^7CFU/g$, ULS2 토양은 $2.05{\times}10^7CFU/g$였다. 16S rRNA 유전자에 기반한 염기서열 분석 결과, 총 9개의 속에서 34개의 균주가 분리되었으며 해당 속은 Streptomyces (16 균주), Isoptericola (5 균주), Rhodococcus (4 균주), Agromyces (3 균주), Micrococcus (2 균주), Arthrobacter (1 균주), Williamsia (1 균주), Microbacterium (1 균주) 및 Oerskovia (1 균주)에 속하는 것을 알 수 있었다. 다양한 효소활성과 식물 생장 촉진 활성 측정 결과, 전체의 58.8%가 단백질 분해 활성을, 79.4%가 Tween 80 분해 활성을, 그리고 61.8%가 DNA 분해 활성을 각각 가지는 것으로 나타났다. Oerskovia, Williamsia, Isoptericola 및 Streptomyces 속에 속하는 분리주들로부터 인을 가용화시키는 능력을 확인할 수 있었으며, Agromyces, Oerskovia, Micrococcus, Rhodococcus, Streptomyces 및 Isoptericola 속에 속하는 분리주들은 식물호르몬인 3-indole-acetic acid (IAA)를 생산하는 것을 확인할 수 있었다. Streptomyces 속에 속하는 분리주들은 Candida albicans 뿐만 아니라 Staphylococcus aureus와 Bacillus subtilis에 항생활성을 나타내었다. 본 연구는 독특한 생태계를 구성하는 울릉도 지역의 토양 방선균 다양성 및 생리 활성에 대한 최초의 연구로서 의미를 가지며, 새로운 유용 생리 활성 물질의 좋은 원천이 될 것이라 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제10권3호
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• pp.375-380
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• 2000

The preliminary screening of several cyanobacteria, using mice bioassay, reveale the production of a hepatotoxin by the cyanobacterium Scytonema sp. strain BT 23 isolated from soil. An intraperitoneal injection of the crude toxin (LD50 56 mg/kg body wt) from this strain caused the death of the mice within 40 min, and the anmals showed slinical signs of mice within 40 min, and the animals showed clinical signs of hepatotoxicity. The toxin was purified and partially characterized. The active fraction appears to be nonpolar in nature and shows absorption peaks at 240 and 285 nm. The purified toxin had an LD50 of TEX>$100<\mu\textrm{g}/kg$ body wt and the test mice died within 40 min of toxin administration. The toxin-treated mice showed a 1.65-fold increase in liver weight at 40 min and the liver color chnged to dark red due to intrahepatic hemorrhage and pooling of blood. Furthermore, the administration of the toxin to test mice induced a 2.58, 2.63, and 2.30-fold increse in the activity of the serum enzymes alanine aminotransferase, lactate dehydrogenase, and alkaline phosphatase, respectively. Further experiments with the 14C-labeled toxin revealed a maximum accumulation of the toxin in the liver. The clinical symptoms in the mice were similar to those produced by microcystin-L.R. These results suggest that hepatotoxins may also be produced in non bloom-forming planktonic cyanobacteria.

• Mycobiology
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• 제31권2호
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• pp.68-73
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• 2003

Roots of Glycine max and Miscanthus sinensis and soil samples were collected from various field sites at Goesan, Chungbuk in Korea. Microscopic observations of the roots indicated high colonization rates of both arbuscular mycorrhizal fungi(AMF) and other fungi. The partial small subunit of ribosomal DNA genes were amplified with the genomic DNA extracted from their roots by nested polymerase chain reaction(PCR) with universal primer NS1 and fungal specific primers AML Restriction fragment length polymorphism(RFLP) was analyzed using the combinations of three restriction enzymes, HinfI, AluI and AsuC21. Nucleotides sequence analysis revealed that ten sequences from Miscanthus sinensis and one sequence from Glycine max were close to those of arbuscular mycorrhizal fungi. Also, 33% of total clones amplified with NS31-AM1 primers from M. sinensis and 97% from G. max were close to Fusarium oxysporum or other pathogenic fungi, and they were successfully distinguished from AME Results suggested that these techniques could help to distinguish arbuscular mycorrhizal fungi from root pathogenic fungi in the plant roots. Especially, DNA amplified by these primers showed distinct polymorphisms between AMF and plant pathogenic species of Fusarium when digested with AsuC21.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2002년도 봄 학술발표대회 발표논문집
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• pp.209-212
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• 2002

본 연구는 방향족 화합물질 중 페놀폐수에 대한 생물학적 처리를 위해 본 실험실에서 분리한 페놀분해능이 우수한 Rhodococrus sp. EL-GT를 이용하여 catechol 분해 catechol 1,2-dioxygenase 분해활성을 측정하였고, 이것이 ortho-pathway임을 확인할 수 있었다. 또한 다른 연구에서 보고된 Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13259 균주의 catechol 1,2 dioxygenase를 기초로한 primer를 이용하여 PCR을 수행하였으며 이 분해 유전자의 cloning실험을 수행 중이다. 이들 실험을 통하여 Rhodococcus sp.의 페놀분해균의 유전적 구조 및 특성을 검토하고 밝혀지는 단백질 정보를 이용하여 방향족 화합물의 분해능이 보다 우수한 균주의 개발을 시도하고자 한다.