아닐린 분해균주 Flavimonas oryzihabitans KU21 의 원형질체 생성, 재생, 그리고 융합 등의 최적 조건을 조사하였다. 세포를 37.deg.C 로 prewarming 시킨 0.2 M Tris-Hcl(pH8.0) 완총액으로 현탁시킹후 0.5% 이상 원형질체로 전환되었으며, 이때 효소처리는 37.deg.C 에서 진탕하지 않고 처리했을 때가 가장 효과적이었다. MgCl/sub 2/ 와 CaCl/sub 2/ 수용액은 원형질체의 안정성을 높였고 완층액에 0.8% BSA 를 첨가함으로써 상온에서 4시간 까지 원형질체의 생존력을 80% 까지 유지할 수 있었다. 원형질체의 재생은 overlaying 방법이 가장 효과적이어서 3.8% 의 재생을 보였다. Rich regeneration medium 에 20 mM CaCl/sub 2/ 를 첨가하였을 때 재생율이 약 3.5배 증가하였고 완충액에 0.8% BSA 를 첨가했을 때는 4.5배의 증가율을 나타내었다. 삼투안정제로 0.5 M sucrose 를 첨가한 rich regeneration medium 에서 F. oryzihabitans 의 원형질체는 top plating 하여 6시나 이후부터 재생되기 시작하여 11 시간까지 80% 의 재생이 이루어졌다. 융합원으로 40.deg. PEC6000 과 CaCl/sub 2/ 를 사용하여 F, oryzihabitans 의 종내 원형질체 융합을 유도하였을때 recombinants 의 생성율은 2.0 * 10/sup -5/-3.6 * oryzihabitans 의 종내 원형질체 융합을 유도하였을때 recombinants 의 셍성율은 2.0 * 10/sup -5/-3.6 * 10/sup -5/ 이었으며 recombinants 들은 여러 세대 후에도 분리되지 않고 안정하였다.
P. pulida KU218R-3와 P. Putida KU42엠 원형질체 혼합액에 PEG 6000을 처리하여 biparental형과 recombinant형의 융합체를 얻었다. Pseudomonasd의 원형질체가 융합하는 형태는 TEM으로 관찰하였고, 원형질 융합체의 선별은 항생제 내성을 유전적 지표로 하여 간접적인 방법으로 선별하였다. Pseudomonas의 원형질체 융합에는 40% (w / v) PEG 6000을 상온에서 10분간 처리하는 것이 가장 효과적이었으나 PEG를 처리하지 않은 실험구에서도 융합체가 4%의 빈도로 생성되므로 PEG의 효과는 절대적인 것이 아니었다. 생성된 융합체의 대부분은 biparental clone이었고 (10.4%), recombinant clone의 생성빈도 는 너무 낮았디 (0.12%). 또한 biparental clone의 대부분은 further propagation 증에 모균주의 형태로 분리되었고, 이 과정 에서 late recombinant플 생성하였다. biparental clone에 t얀해 rE'combinant clonE은 여러 셔1대 후에도 안정하였다.
Antibiotic resistance plasmids (RP4, pMG1, R679 and R91-5) were used as primary selective markers to detect the fusants in Pseudomonas spp. By using plasmid marker, clones containing both plasmids of parental strains were obtained as fusants by direct selection. The spheroplast fusion was occured not only between strains of interspecies, but also between strains of intergenus such as Pseudomonas and E. coli. The frequencies of fusant formation were variable from $2.8\times 10^{-1}$ to $6.0\times 10^{-4}$ -4/. In addition, chromosomal recombinants were formed among the clones with both parental plasmids in frequencies of 0.44-1.3%. The fusant formation frequency between interspecies of intraspecies was not different markedly, but stability of plasmids in fusants correlated with the phylogenic smilarity of the parental strains.
아닐린분해능이 있는 Flavimonas oryzihabitans과 4-chlorobiphenyl (4-CBP)를 분해하는 Pseudomonas sp.를 원형질체 융합하여 아닐린과 4-CBP를 모두 분해하는 융합균주를 개발하고, 융합체의 특성을 조사하였다. F. oryzibhavitans는 융합체 선별표지 위애 NTG처리하여 chloramphenicol 내성 ($Cm^r$)을 유발하였다. Lysozyme-EDTA에 의한 각 모균주의 원형질체 생성율은 약 99%이었고, 원형질체의 재생율은 5.0~6.6%이었다. 원형질체는 40% PEG 6000을 사용하였을 때 효과적으로 융합이 이루어졌으며 융합율은 $3.16{\times}10^{-4} $이었다. 융합균인 F22의 DNA양는 모균주에 비해 약 2배 정도 증가 하였으며, 생화학적 특성은 모균주의 특성이 혼합하여 나타났다. F22는 5 mM 아닐린 최소배지에서는 모균주와 성장능과 분해능이 거의 비슷하였고, 10 mM 아닐린 최소배지에서는 1.5배 빠른 성장속도를 나타내었으나, 4-CBP 분해능은 모균주보다 약간 낮게 나타났다.
본 연구에서는 토양 내에서 비선택적으로 작용하는 제초제인 phosphinothricin(PPT) 을 분해할 수 있는 세균을 분리. 동정하고 돌연변이 유도 및 세포융합의 기법을 통해 그 능력을 개량하였으며, 아울러 다른 제초제인 glyphosate 저항성 균주 (Pseudomonas cepacia) 와의 종간 세포 융함을 이용하여 두가지 제초제에 동시에 작용 할 수 있는 균주의 개발 가능성을 알아보았다. 이때, 분리된 PPT 분해균주는 Pseudomonas paucimobilis 로 동정되었고, ethylmethansulfate 를 처리하여 영양 요구성 돌연변이를 얻은뒤, 이를 종내 세포융합을 위한 균주로 사용하였다. Lysozyme 과 EDTA 를 이용하여 원형질체를 형성시켰을때, 원형질체 재생율은 P. paucimoblis 의 경우 6.5%, P. cepacia 의 경우 8.8% 로 나타났다. 세포융합의 fusogen 으로 polyethylenglycol 6,000 을 사용하여, 종내 융합을 통한 융합체 F1, F2, 종간 융합을 통한 융합체 F3, F4 를 얻었다. 종내 융합의 결과, 융합체 F1 위 경우 야생형에 비해 PPT 분해능이 약 11% 정도 향상되었으며, 종간융합을 통하여 얻은 융합체의 경우, PPT 분해능 및 glyphosate 저항성 등의 모균주 특성을 모두 지니고 있다.
Polyethylene glycol(PEG) 처리에 의한 Agrobacterium tumefaciens spheroplast와 연초 엽육 protoplast의 상호작용을 연구하기 위하여, 효소적 방법으로 분리한 연초엽육 protoplast와 carbenicillin 및 lysozyme의 처리에 의해 제조된 Agrobacterium tumefaciens ATCC 15955 spheroplast를 섞어서 polyethylene glycol (PEG) 및 high pH-high $Ca^{2+}$ buffer를 처리한 후 시료를 취하여 전자현미경으로 관찰한 결과, spheroplast는 초기 단계에서 protoplast membrane에 부착하고, 시간이 경과함에 따라 endocytosis에 의해 protoplast의 세포질 내부로 도입된 다음, 점차로 그 형체(cell integrity)가 파괴되어지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 관찰 결과로부터 spheroplast는 polyethylene glycol(PEG)에 의해 protoplast내부로 endocytosis되어짐을 알 수 있었다.
합성세제 분해능이 월등한 Pseudomonas putida 와 프탈산에스테르를 분해하는 Arthobacter spp. 의 세포융합을 통해 합성세제와 프탈산에스테르의 분해능을 모두 갖는 융합균주를 개발하였다. Ampicillin-Lysozyme-EDTA 에 의한 각 균주의 원형진체 생성율은 98.4%-99.9% 이었고 원형질체의 재생율은 5-8%이었다. Fusogen으로 40%PEG4000 을 이용하였을 때 효과적으로 융합이 이루어졌으며 융합율은 $1.8{\times}10^{4}$-2.9{\times}10^{4}$ 이었다. 선별된 융합체는 프탈산에스테르와 ABS 를 모두 분해하였으며 ABS 의 분해능은 모균주보다 약 20% 정도 분해능이 증가하였고 DEHP 의 분해능은 모균주와 비슷한수준이었으나 모균주보다 더 빨리 기질을 분해하였다.
In order to improve the removal ability of phosphate, Spheroplast fusions were performed among auxotrophic mutants of Aeromonas hydrophila isolated from waste water, named A13 and A14, Aci37 auxotrophic mutant of Acinetobactercalcoaceticus, and auxotrophic E. coli HR262/pCE27 carring pit gene. Eight fusants obtained from this experiment showed different biochemical characteristics. When the rate of phosphate uptake among fusants (F1-F8) was investigated in Phosphate Uptake Medium (PUM), F8 strain showed the highest rate for phosphate removal, 7 times as much as control after two hours incubation. The role of cations ($Mg^{++}$ ,$Ca^{++}$ , $K^{+}$ in phosphate uptade by F8 was also investigated in PUM without each salt. $K^{+}$ seemed to be crucial. Being compared with phosphate untake rate in PUM, that in PUM without $K^{+}$ was reduced 1.5 times. Therefore, by applying F8 strain and $K^{+}$ in practical environmental system, the increased efficiency in phosphate removal can be derived.
낙농업 및 유가공 제품의 생산과 유통에서 살모넬라 감염에 의한 살모넬라증의 발생은 빈번하며, 이 세균의 항미생물 제제에 대한 내성 증가 현상 또한 지속되고 있어 새로운 항미생물 제제의 수요는 감소하지 않는다. 세균막의 훼손은 세균 생존을 쉽게 위협할 수 있기 때문에 개발되는 항미생물 제제들은 주로 세균의 막을 표적으로 삼지만, 개발되는 제제들이 실제로 세균막의 훼손을 초래하는지 구별하는 것은 많은 노력과 비용을 수반한다. 본 연구에서는 E. coli 세포막 스트레스에 의해 발현이 유도되고, 세균막 외부공간에서만 위치하며, 그 구조상 많은 단백질의 구조 안정화에 기여할 것으로 예상되는 chaperone 단백질 Spy(spheroplast protein Y)의 유전자에 상응하는 살모넬라 spy 유전자에 gfp(green fluorescence protein) 오페론 융합체를 제조하여, 이 융합체가 Salmonella enterica의 두 혈청형 Enteritidis와 Gallinarum의 세포막 스트레스를 인지하여 GFP 발현량이 크게 증가하는 것을 확인하였다. 또한 세균막 스트레스 신호를 특이적으로 인지하는 이인자 신호전달 체계(two component signal transduction system)인 Bae와 Cpx들이 두 살모넬라 혈청형의 spy 유전자 전사 유도에 필수적임을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 사용한 spy-gfp 오페론 융합체는 S. Enteritidis와 S. Gallinarum의 세포막 훼손을 특이적이고 신속하게 인식하는 biosensor로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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