Thermococcus pacificus P-4의 유전체 서열 분석을 통하여 예측되는 GH1 ${\beta}$-glucosidase를 암호화하는 유전자를 동정하였다. 그 유전자는 487 아미노산들을 암호화하는 1,464 bp 나타내었으며, 그 아미노산 서열은 Pyrococcus furiosus ${\beta}$-glucosidase와 77% 상동성을 나타내었다. 그 유전자는 Escherichia coli 시스템 내에서 복제 및 발현하였다. 재조합 된 단백질은 금속 친화크로마토그래피를 통하여 정제하고 특성을 분석하였다. 정제된 단백질(Tpa-Glu)은 pH 7.5와 $75^{\circ}C$에서 최적활성을 나타내었으며, 열안정성은 $90^{\circ}C$에서 약 6시간의 반감기를 보였다. Tpa-Glu는 pNP-${\beta}$-glucopyranoside, pNP-${\beta}$-galactopyranoside, pNP-${\beta}$-mannopyranoside, 그리고 pNP-${\beta}$-xylopyranoside 순으로 우수한 $k_{cat}/K_m$ 값을 나타내었다. 또한, Tpa-Glu는 ${\beta}$-1,3-linked polysaccharide (laminarin) 그리고 ${\beta}$-1,3-와 ${\beta}$-1,4-linked oligosaccharides에 대하여 exo-hydrolyzing 활성을 보였다. 본 연구는 초고온 고세균으로터 ${\beta}$-glucosidase가 exohydrolyzing 활성을 처음 확인한 것으로 이 효소는 laminarin의 당화공정에 ${\beta}$-1,3-endoglucanase와 함께 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
칠성장어(Lampetra japonica) 간조직 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH) 동위효소는 affinity chromatography에서 buffer를 유입한 후 용출된 분획에서 정제되었다. 대구(Gadus macrocephalus)의 liver-specific $C_4$동위효소는 열처리한 후 affinity chromatography하여 NAD+ 를 함유한 buffer에서 용출되기 시작하여 buffer를 유입한 후 $B_4$ 동위효소와 함께 용출되어, DEAE-Sephacel chromatography에 의해 정제되었다. 대구 간조직에서 열에 대한 안정성은$C_4$$B_4$$A_4$ 동위효소의 순서로 나타났다. Chromate-focusing에 의해 정제한 칠성장어 간조직의 pH 7.45 분획의 LDH 동위효소는 정제된 간조직 LDH보다 피루브산에 의한 기질저해도가 컸다. 칠성장어 간조직 LDH의 최적 pH는 7.5, liver-specific $C_4$동위효소는 pH 8.5였다. 칠성장어 간조직 LDH는 항원-항체반응에서 꺽지 $A_4$ 항체와 liver-specific $C_4$ 항체의 순서로 반응하였고 eye-specific $C_4$ 항체와는 반응 정도가 낮았다. 따라서 칠성장어 간조직 LDH는 하부단위체 A와 liver-specific $C_4$의 구조와 유사하게 진화되었으며, 하부단위체 C 는 진화속도가 매우 빠른 것으로 확인되었다. 칠성장어 간조직의 LDH는 단일 동위효소가 아니라, 하부단위체 A, B 및 C로 구성된 동위효소들인 것으로 사료된다.
일반 휘발유 및 LPG용 자동차와 각종 유량계기 등에 사용되는 국산 부표는 $150^{\circ}C$ 이상의 엔진오일에 장시간 띄워 놓으면 연료의 침투로 인하여 중량과 부피의 변화로 외관이 팽창하거나 조직이 이완된다. 본 연구에서는 고온에서도 중량 및 부피의 변화(3% 이내)가 적으며 내유성 및 내열성을 갖는 고온 엔진 오일용 발포부표 제조에 관한 연구를 수행하였다. 부표의 기본 재료인 NBR을 HNBR로 대체하여 제조한 TROF II-3은 고온($150^{\circ}C$)의 오일에 100 h 동안 띄워 놓은 경우에 2.90%의 중량 변화율과 2.56%의 부피 변화율을 나타내었다. 또한, 무게와 부피 변화는 NBR을 사용한 경우(TROF I-3)보다 $150^{\circ}C$에서 각각 10.81%, 3.08%로 더 작은 변화율을 나타내었다. TROF II-3은 고온의 오일에서 중량과 부피에 대한 변화가 작고 제품의 외관과 비중도 일정하게 유지되므로 고온의 엔진오일용 부표로서 적합한 것으로 판단된다.
공업폐수를 이용하여 미생물 살충제를 생산하기 위하여 배양방법, 배양조건 및 생물학적 검정을 행한 결과는 다음과 같다. (1) B. thuringiensis avr. thuringiensis는 특히 나비목 해충에 유효한 ${\delta}-endotoxin$과 파리목에 유효한 fly-toxin을 생산하는 세균이다. (2) 제사공장에서 폐기되는 자견수를 영양원으로서 본 세균배양에 이용할 목적으로 분석한 결과 많은 량의 무기물과 단백질이 용으로부터 추출되어 나왔음을 알았다. (3) GYS 배지와 citrate salts배지를 만들때 물대신 자견수를 사용하면 가장 경제적으로 많은 량의 ${\delta}-endotoxin$을 얻을 있다. (4) GYS 배지에 8gr/l의 glucose 첨가시 균체와 crystal의 혼합물 생산량이 가장 많았다. (5) 아미노산중 leucine + isoleucine _ valine을 $1.25{\times}10^{-3}M$ 농도로 citrate salts 배지에 첨가시 공시세균의 증식이 훨씬 좋았다. (6) Na-glutamate를 citrate salts배지에 $2.5{\times}10^{-3}M$ 첨가시 가장 좋은 증식을 보였다. (7) 공시 나무목 해충중에서 total body extract의 pH가 가장 높은 Pieris rapae Linne (pH 8.4)에서 가장 좋은 살충효과를 보이고 Dendrolimus spectabilis Bulter와 Bombyx mori Linne에서는 효과가 낮았다. (9) 본 세균의 배양 상등액은 초파리에 대하여 높은 살충률을 보여 열에 안정한 exotoxin의 존재를 확인하였다.
본 연구를 통하여 Vero 세포에서 강독형 NDV인 Kr005주를 55대 연속 계대하여 Vero 세포에 적응된 Kr005/V 주를 작성하였다. Kr005/V 주는 Vero 세포에서 $10^{7.8}/mL$의 높은 바이러스 증식성을 보였으며, 감염세포는 cell rounding과 같은 CPE를 형성하였다. 또한 이열성(heat labile) NDV Kr005주와 달리 NDV Kr005/V 주는 내열성(thermostable)을 보였다. 계태아에서 평균 치사 시간(MDT)를 측정한 결과, 강독형인 Kr005주(49.6시간의 MDT)와 달리 Kr005/V 주는 120시간이상의 MDT를 보여 약독형 바이러스(lentogenic virus)로 분류되었다. Kr005/V 주의 HN 단백질과 F 단백질의 염기서열을 분석한 결과, HN 단백질의 443번째 아미노산에서만 변이(T에서 S)가 관찰되었다. Kr005/V 주와 Vero 세포를 사용하여 야외 닭 혈청을 대상으로 혈청중화 항체가를 측정한 결과, Kr005주와 CEF 세포를 사용하여 측정한 혈청중화 항체가와 97%의 상관성을 나타내었다.
김치로부터 분리한 L. sp. KD 28은 펩타이드성 항균물질인 박테리오신을 생산하였다. 이 박테리오신은 ${\alpha}$-chymotrypsin, proteinase K, lipase, ${\alpha}$-amylase, carboxypeptidase A 효소에 대해서 매우 민감한 반응을 보였다. 낮은 pH 2.0에서 약 염기성의 pH 8.0까지는 항균활성을 온전히 유지하였으나 pH 8.0 이상에서는 항균활성이 감소하기 시작하여 pH 12.0에서는 25%로 감소하였다. L. sp. KD 28는 16S rRNA 분자계통학적 분석을 한 결과 L. lactis와 99% 상동성을 보였다. 또한 김치에서 분리한 L. sp. KD 28이 생산하는 박테리오신은 acetonitrile, isopropanol, methanol, chloroform 및 acetone 등의 유기용매 최종 농도 50%에서 항균활성은 영향을 받지 않았다. 열 안정성의 경우 $80^{\circ}C$까지 한 시간의 열처리에 안정하였으나 $100^{\circ}C$에서는 20분 이상의 열처리에 의해 항균활성이 감소하여 50분간 열처리할 경우 항균활성이 나타나지 않았다. 또한 이 박테리오신은 그람 음성보다는 양성 세균인 M. luteus IAM 1056, L. delbrueckii subsp. lactis KCTC 1058, E. faecium KCTC 3095, B. cereus KCTC 1013, B. subtilis KCTC 1023, S. aureus subsp. aureus KCTC 1916, B. megaterium KCTC 1098, B. sphaericus KCTC 1184 및 L. ivanovii subsp, ivanovii KCTC 3444 등에 대해서 항균활성을 보였다. 박테리오신을 SP-Sepharose 이온교환크로마토그래피로 부분 정제한 후 RP-HPLC 를 통해서 최종적으로 정제하여 tricine-SDS-PAGE를 통해 분자량을 확인한 결과 약 3.4 kDa로 나타났다.
본 연구로부터 WJ-1 균주는 제주도에서 수집된 토양샘플로부터 동정되었는데, 형태분화관찰 및 16S rRNA 유전자 염기서열분석과 DNA-DNA hybridization 분석을 통하여 S. glaucescens의 신아종으로 분류되었다. 균주 WJ-1의 주요 cellular fatty acid와 게놈내 G+C 농도는 각각 $C_{15:0}$ anteiso (42.99%)와 74.73 mol%였다. 이 균은 배양액으로부터 준비된 조효소액의 xylanase 활성은 중성 pH 조건 및 $55^{\circ}C$에서 활성이 가장 높았다. S. glaucescens의 조효소액을 이용하여 xylan으로부터 xylotriose 및 xylotetraose를 포함하는 xylooligosaccharide를 제조할 수 있다. 본 연구는 S. glaucescens의 아종에 관한 최초의 보고이며, 관련 종에서 xylanase 활성에 관한 최초의 보고이다. 본 연구 결과로부터, WJ-1 균주는 lignocellulosic biomass의 이용 및 기능성 xylooligosacchade 생산에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
식물성장 촉진 기능을 가지는 PGPR (plant growth-promoting rhizobacteria)균은 특수한 토양시료를 사용하여 내열성을 가지는 400개의 균주를 분리하였다. 이들 분리균주에서 선발한 공시균주 Bacillus sp. YK-5는 항진균성 물질을 생산하였으며, 시험균주 Asp. flavus를 대상으로 생산조건을 검토한 결과, 공시균주의 생육배지는 생육촉진효과와 식물병원균에 대한 방제를 위해 1% peptone 및 yeast extract, 5% black sugar가 함유된 modified LB배지를 사용하였다. 식물병원균에 대한 공시균주의 길항효과는 시험균주인 식물병원균 Fusarium oxysporum KACC 40052균에 대해 배양 7일째까지 강한 생육저해를 보였다. 공시균의 식물성장촉진능은 궁중무 및 벼를 대상으로 pot 실험한 결과, 궁중무의 경우 경엽수, 줄기의 길이 및 뿌리의 길이가 무처리구에 비해 약 60%이상 우수한 성장촉진효과를 나타내었으며, 벼의 경우 이식 후 시비 8일째 시판제품 처리구에 비해 공시균주 처리구는 잎의 길이와 흰 세근의 발달이 우수하여 뿌리의 발육에 현저한 생육촉진 효과를 나타내었다. 공시균주의 동정은 분자계통분류학적 분석 (형태, 배양, 생리, 화학적 및 분자생태학적 측면)에 의해 B. subtilis YK-5로 명명하였다.
칠성장어류를 제외한 모든 척추동물은 여러 유전자로 이루어진 젖산수소이탈효소를 지니고, 칠성장어류의 LDH는 cellulose acetate 및 starch gel 전기영동한 결과 단일 동위효소로 보고되어졌다. 그러나 본 실험에서 polyacrylamide gel 전기영동 방법에 의해서 칠성장어 골격근, 심장 및 신장의 LDH는 3개의 동위효소, 간의 LDH는 2개의 동위효소로 분리되었다. Polyacrylamide gel isoelectric focusing 방법으로는 골격근과 심장의 LDH는 4개의 동위효소, 간의 LDH는 2개의 동위효소로 분리되었고, 골격근의 LDH는 chromatofocusing한 결과 4개의 LDH 동위효소로 분리되었다. 칠성장어 골격근 LDH 동위효소들은 Sphadex G-200 gel filtration 결과 분자량이 140,000정도로 나타났다. 골격근, 심장 및 간조직 LDH 동위효소는 pyruvate에 의해 비슷한 정도로 저해되었으며 LDH $A_4$및 B$_4$동위효소의 중간정도의 저해를 보여주었다. 그리고 심장, 간 및 골격근 LDH 동위효소는 열에 안정하였다. 상기의 결과들로부터 칠성장어는 단일 동위효소가 아니라 동위효소들을 가지며 이 동위효소들을 이루는 각 하부단위체들의 구조는 유사하다고 사료된다.
대한민국 제주도 연안 해수로부터 agarase를 생산하는 균주 S4를 분리하였다. 균주 S4는 그람-음성의 막대형 세포로 부드러운 베이지색 원형 콜로니를 형성하며, 한 개의 극성 편모를 갖는다. S4 균주는 $15-42^{\circ}C$, 0.5-5%(w/v) NaCl, pH 6.0-9.0, 0.5-5%(w/v) NaCl 농도에서 안정된 성장을 보인다. S4 균주의 G+C content는 49.93 mol%, 세포내 주요 지방산 (>15%)은 $C_{18:1}{\omega}7c$, $C_{16:0}$, Summed feature 3(comprising $C_{16:1}{\omega}7c/iso-C_{15:0}$ 2-OH)이다. 16S rRNA 염기서열, 생화학적 및 분류학정 특징에 기초하여 S4 균주를 Vibrio sp. S4로 명명하였다. 0.1% agar를 첨가한 액체배지에서 S4 균주는 72시간에 세포농도와 agarase 활성이 최대치를 보였다. 반면, agar 를 첨가하지 않은 배양액에서의 agarase 활성은 무시할만한 수준이었으며, 이는 균주의 agarase 유전자 발현이 agar에 의해 유도됨을 시사하고 있다. 균주 S4가 세포외부로 분비하는 총 agarase는 $45^{\circ}C$와 pH 7.0에서 최상의 효소 활성을 보였으며, agarose를 분해하여 (neo)agarotetraose와 (neo)agarohexaose를 생산하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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