• 생명과학회지
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• 제25권12호
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• pp.1458-1469
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• 2015

유기용매 내성 세균의 첫 분리 보고 이후 다수의 유기용매 내성 세균들이 토양 폐수 심지어 심해 등 모든 환경에서 분리 보고되고 있다. 대부분의 유기용매 내성 세균은 그람음성세균으로 이는 그람음성 세균이 그람양성 세균 보다 유전적으로 더 내성을 보이기 때문이다. 유기용매 내성 기전은 유기용매 내성 그람음성 세균을 주로 사용하여 집중적으로 구명되어왔다. 유기용매 내성 그람양성 세균의 유기용매 내성 기전은 비교적 최근 연구에서 발견되고 있다. 유기용매는 용매에 따라 다른 독성을 보이며 유기용매 내성세균의 유기용매 내성 수준은 종과 균주에 의존적으로 매우 변화가 심하다. 그러므로 유기용매 내성세균은 다양한 변인과 다유전자에 의한 적응 전략에 의하여 용매독성과 싸우며 용매 스트레스에 적응할 수 있다. 그들은 세포형태 및 세포 행동에서의 변화, 세포표층의 수식, 세포막 적응, 용매 배출 펌프, 샤페론 그리고 항산화 반응 등의 기전을 통하여 유기용매의 과량의 농도에서도 생존할 수 있다. 본 총설에서는 대표적인 유기용매 내성 세균, 유기용매 내성 세균에서의 유기용매에의 적응 및 내성 전략들 나아가 그들의 산업적 및 환경공학적인 잠재적인 영향에 대하여 개관하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제27권11호
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• pp.1381-1392
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• 2017

본 총설에서는 유기용매 내성 리파아제와 그들의 산업, 생물공학 및 환경에서의 잠재적인 영향에 대하여 서술하고자 한다. 유기용매 내성 리파아제는 유기용매 내성 세균에서 처음 보고되었으나, 많은 유기용매 내성 리파아제들이 유기용매 내성 세균 뿐만 아니라 잘 알려진 Bacillus, Pseudomonas, Streptomyce 그리고 Aspergillus sp. 균주 같은 유기용매 비내성 세균 그리고 균류 균주들에서도 보고되고 있다. 이들 리파아제들은 유기용매에서 쉽게 불활성화되지 않기 때문에 유기용매에 의한 효소 불활성화를 방지하기 위하여 별도로 그들을 고정화할 필요가 없다. 그러므로 다수의 생물공정 및 생물변환 공정에서 이용될 수 있는 잠재적인 유용성을 가지고 있다. 이들 유기용매 내성 리파아제들을 사용하면, 유기용매계 또는 비수계에서 다수의 불용성 기질들의 용해도가 증가하며, 수계에서는 불가능한 다양한 화학반응들이 일어나고, 가수분해 대신에 합성반응이 일어나며, 물에 의한 부반응이 억제되며, 화학, 위치 그리고 엔안티오(대칭) 선택성(chemo, regio and enantioselective) 변환반응의 가능성이 증가한다. 나아가 고정화하지 않아도 효소의 회수와 재이용이 가능하며, 유기용매계와 비수계에서는 리파아제의 안정성이 더 좋아지는 경향도 있다. 그러므로 유기용매 내성 리파아제는 유기용매계와 비수계를 이용한 생물변환공정에 생물촉매로써 그들을 이용가능하다는 점에서 많은 주목을 받고 있다.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1401-1407
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• 2019

유기용매 내성세균들이 항산화 방어시스템에 의하여 독성 유기용매로부터 자신을 보호하는지를 밝히기 위해 두 균주의 유기용매 내성 세균에서 항산화 효소 활성과 총 항산화능(T-AOC)을 조사하였다. 톨루엔 농도 100 mg/l에서 유기용매 내성세균 BCNU 106의 슈퍼옥사이드 디스무타아제(SOD) 레벨은 상대적으로 증가하였으며, 유기용매 내성세균 BCNU 171의 경우에는 톨루엔 농도 200 mg/l에서 상대적으로 증가하였다. 톨루엔 농도 200와 300 mg/l에서 유기용매 내성세균 BCNU 106에서 카타라제(CAT) 레벨이 3배 이상 증가함이 확인되었고, BCNU 171에서는 CAT 레벨이 2배 이상 증가함이 확인되었다. 또한 유기용매 내성세균에서 글루타치온 S- 전이효소(GST) 레벨이 높은 것으로 조사되었다. 총 항산화능도 유기용매에 대하여 내성을 보이지 않는 일반 세균인 KACC 10266보다 유기용매 내성세균들에서 높은 것으로 조사되었다. 한편 톨루엔 농도 200 mg/l 존재 하에서 BCNU 171 균주의 SOD 레벨은 1시간 후 정점에 도달하였다. BCNU 106에서 1시간과 14시간 후 CAT 레벨이 정점에 도달하였고, BCNU 171균주에서는 3시간 후 정점에 도달하였다. T-AOC 레벨의 정점은 BCNU 106에서는 톨루엔에 노출 9시간 후에 나타났으며, BCNU 171에서는 1시간과 9시간 후 두 번 T-AOC 레벨의 정점이 나타났다. 모든 유기용매 내성 세균은 왕성한 항산화 방어 반응을 보였으며, 이러한 항산화 방어 시스템을 통하여 유기용매 내성 세균이 유기용매를 비롯한 가혹한 환경하에서 생존할 수 있는 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제27권1호
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• pp.61-66
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• 2012

In the screening process of organic solvent tolerant bacteria showing good growth in media containing several kinds of organic solvents, one strain was isolated and identified as Bacillus sp. BCNU 5006. The strain was able to tolerate many organic solvents including benzene, toluene, xylene, octane, dodecane, butanol and ethylbenzene. Likewise, it could also utilize these solvents as the sole source of carbon with significant enzyme production. The lipolytic enzyme stability of Bacillus sp. BCNU 5006 was studied in the presence of several kinds of solvents at a 25% (v/v) concentration. The highest enzyme stability was observed in the presence of octane (107%), followed by ethylbenzene (88%), decane (86%), and chloroform (85%). Especially, BCNU 5006 lipase was determined to be more stable than immobilized enzyme (Novozyme 435) in the presence of octane, chloroform and xylene. This organic solvent tolerant Bacillus sp. BCNU 5006 could be expected as a potential bioremediation agent and biocatalyst for biodegradation and provide on organic-solvent-based enzymatic synthetic method in industrial chemical processes.

• 생명과학회지
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• 제21권5호
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• pp.700-705
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• 2011

농화배양법을 이용하여 울산공단 일대의 폐수 및 토양에서 유기용매 내성 Bacillus sp. BCNU 5005를 분리하였다. 16S 리보좀DNA 염기서열 분석결과 BCNU 5005 균주는 B. subtilis와 98% 상동성을 가진 것으로 나타났으며 계통학적으로도 B. subtilis임이 확인되었다. 일반적으로 대부분의 세균과 그들의 효소는 고농도 유기용매하에서 불활성화되거나 파괴된다. 그러나. Bacillus sp. BCNU 5005의 lipase 활성은 chloroform, ethylbenzene 그리고 decane을 제외한 다양한 종류의 유기용매(25%, v/v)에서 매우 안정함을 보였다. 게다가 BCNU 5005는 유기용매를 분해하는 능력을 가진 것으로 확인하였다. 유기용매 내성 Bacillus sp. BCNU 5005는 생물전환과 생물복구산업을 위한 새로운 잠재적인 자원으로서 이용될 수 있다.

• Journal of Microbiology
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• 제44권6호
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• pp.583-590
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• 2006

In this study, an organic solvent tolerant bacterial strain was isolated. This strain was identified as Pseudomonas sp. strain S5, and was shown to degrade BTEX (Benzene, Toluene, Ethyl-Benzene, and Xylene). Strain S5 generates an organic solvent-tolerant lipase in the late logarithmic phase of growth. Maximum lipase production was exhibited when peptone was utilized as the sole nitrogen source. Addition of any of the selected carbon sources to the medium resulted in a significant reduction of enzyme production. Lower lipase generation was noted when an inorganic nitrogen source was used as the sole nitrogen source. This bacterium hydrolyzed all tested triglycerides and the highest levels of pro-duction were observed when olive oil was used as a natural triglyceride. Basal medium containing Tween 60 enhanced lipase production to the most significant degree. The absence of magnesium ions ($Mg^{2+}$) in the basal medium was also shown to stimulate lipase production. Meanwhile, an alkaline earth metal ion, $Na^+$, was found to stimulate the production of S5 lipase.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.474-477
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• 2000

P. savastanoi BCNU 106 균주에의해 cholesterol 이 전환됨을 확인하였고 toluene에서보다는 p-xylene 에서 전환율이 높음을 관찰할 수 있었다. 또 균주 배양후 cholesterol이 녹아있는 유기용매를 첨가하였을 때가 전환율이 높음을 확인 할 수 있었다

• 생명과학회지
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• 제23권10호
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• pp.1246-1251
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• 2013

산업공단지역의 폐수에서 분리한 유기용매 내성 Pseudomonas sp. BCNU 154 리파아제의 최적조건은 $37^{\circ}C$, pH8로 조사되었다. BCNU 154의 crude 리파아제는 toluene에서 2시간 반응시 효소활성 약 6.01 U/ml (117.53%)로 가장 안정한 것으로 나타났다. 한편 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $NH_4{^+}$, $Na^+$ 이온 및 triton X-100은 효소를 활성화시킨 반면에 $Ba^{2+}$, $Hg^{2+}$ 및 $Zn^{2+}$ 이온은 효소활성을 억제하였다. Pseudomonas sp. BCNU 154 리파아제는 상용 고정화 효소인 Novozym 435와 비교해서도 안정한 활성을 보였다. 그러므로 유기용매 내성 리파아제는 별도의 고정화 처리없이도 화학산업공정에서 가능성 있는 whole cell 생물촉매로서 유용할 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권5호
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• pp.881-888
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• 2010

solvent-tolerant bacterium strain, MH6, was isolated by hydrophilic organic solvent DMSO enrichment in the medium and identified as Serratia marcescens. The extracellular protease with novel organic-solvent-stable properties from strain MH6 was purified and characterized. The molecular mass of the purified protease was estimated to be 52 kDa on SDS-PAGE. The open reading frame (ORF) of the MH6 protease encoded 504 amino acids with 471 amino acid residues in the mature protease. Based on the inhibitory effects of EDTA and 1,10-phenathroline, the MH6 protease was characterized as a metalloproteinase. The enzyme activity was increased in the presence of $Ni^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $Ca^{2+}$. The protease could also be activated by the nonionic surfactants Tween 80 (1.0%) and Triton X-100 (1.0%). The protease showed remarkable solvent stability in the presence of 50% (v/v) solutions of long-chain alkanes and long-chain alcohols. It was also fairly stable in the presence of 25% solutions of hydrophilic organic solvents. Owing to its high stability in solvents and surfactants, the MH6 protease is an ideal candidate for applications in organic catalysis and other related fields.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권9호
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• pp.1502-1510
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• 2018

Organic solvent-tolerant (OST) enzymes are widely applied in various industries for their activity and stability in organic solvents, for their higher substrate solubility, and for their greater stero-selectivity. However, the criteria for identifying OST enzymes largely remain undefined. In this study, we compared the amino acid composition of 19 OST esterases with that of 19 non OST esterases. OST esterases have increased the ratio of Ala and Arg residues and decreased the ratio of Asn, Ile, Tyr, Lys, and Phe residues. Based on our amino acid composition analysis, we cloned a carboxylesterase (EstSP2) from a psychrophilic bacterium, Sphingomonas glacialis PAMC 26605, and characterized its recombinant protein. EstSP2 is a substrate specific to p-nitrophenyl acetate and hydrolyzed aspirin, with optimal activity at $40^{\circ}C$; at $4^{\circ}C$, the activity is approximately 50% of its maximum. As expected, EstSP2 showed tolerance in up to 40% concentration of polar organic solvents, including dimethyl sulfoxide, methanol, and ethanol. The results of this study suggest that selecting OST esterases based on their amino acid composition could be a novel approach to identifying OST esterases produced from bacterial genomes.