• 제목/요약/키워드: whole cell conversion

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Modification of N-Terminal Amino Acids of Fungal Benzoate Hydroxylase (CYP53A15) for the Production of p-Hydroxybenzoate and Optimization of Bioproduction Conditions in Escherichia coli

  • Tamaki, Shun;Yagi, Mitsuhiko;Nishihata, Yuki;Yamaji, Hideki;Shigeri, Yasushi;Uno, Tomohide;Imaishi, Hiromasa
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제28권3호
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    • pp.439-447
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    • 2018
  • The aromatic compound p-hydroxybenzoate (PHBA) is an important material with multiple applications, including as a building block of liquid crystal polymers in chemical industries. The cytochrome P450 (CYP) enzymes are beneficial monooxygenases for the synthesis of chemicals, and CYP53A15 from fungus Cochliobolus lunatus is capable of executing the hydroxylation from benzoate to PHBA. Here, we constructed a system for the bioconversion of benzoate to PHBA in Escherichia coli cells coexpressing CYP53A15 and human NADPH-P450 oxidoreductase (CPR) genes as a redox partner. For suitable coexpression of CYP53A15 and CPR, we originally constructed five plasmids in which we replaced the N-terminal transmembrane region of CYP53A15 with a portion of the N-terminus of various mammalian P450s. PHBA productivity was the greatest when CYP53A15 expression was induced at $20^{\circ}C$ in $2{\times}YT$ medium in host E. coli strain ${\Delta}gcvR$ transformed with an N-terminal transmembrane region of rabbit CYP2C3. By optimizing each reaction condition (reaction temperature, substrate concentration, reaction time, and E. coli cell concentration), we achieved 90% whole-cell conversion of benzoate. Our data demonstrate that the described novel E. coli bioconversion system is a more efficient tool for PHBA production from benzoate than the previously described yeast system.

Influence of dietary supplementation of autolyzed whole yeast and yeast cell wall products on broiler chickens

  • Ahiwe, Emmanuel Uchenna;Abdallh, Medani Eldow;Chang'a, Edwin Peter;Omede, Apeh Akwu;Al-Qahtani, Mohammed;Gausi, Harriet;Graham, Hadden;Iji, Paul Ade
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제33권4호
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    • pp.579-587
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    • 2020
  • Objective: This study evaluated the effect of yeast products on growth performance, visceral organ weights, endogenous enzyme activities, ileal nutrient digestibility and meat yield of broiler chickens fed diets containing autolyzed whole yeast (WY) and yeast cell walls (YCW) at varying levels of inclusion. Methods: Nine dietary treatments consisting of WY or YCW included at 0.5, 1.0, 1.5, or 2.0 g/kg diet and a control diet without yeast supplementation was used in the experiment. Each of the nine treatments was replicated six times with nine birds per replicate. Birds were housed in cages, in climate-controlled rooms and fed starter, grower and finisher diets. Results: There was an improvement (p<0.05) in body weight gain and feed conversion ratio on d 10, 24, and 35 for birds fed 1.0 to 2.0 g/kg WY or YCW diet. Small intestine weight was heavier on d 10 and 24 for birds on higher levels of WY and YCW compared to the control group. On d 10 and 24, there was a significant increase (p<0.05) in tissue protein content and pancreatic enzyme activities (trypsin and chymotrypsin) of birds on 1.5 to 2.0 g/kg WY and YCW diets compared to the control group. Compared to the control group, birds on WY (2.0 g/kg diet) and YCW (at 1.5 and 2.0 g/kg diet) had better (p<0.05) protein digestibility on d 24. On d 35, there was significant improvement (p<0.05) in percentage of carcass, absolute and relative breast weight for broiler chickens fed WY and YCW mostly at 2 g/kg diet compared to birds on the control diet. Conclusion: Supplementation of diets with autolyzed WY and YCW products especially at 1.5 to 2.0 g/kg diet improved broiler chicken performance and meat yield through their positive effects on ileal protein digestibility and pancreatic enzyme activities.

고정화 미생물에 의한 뉴크레오타이드 생산 (Production of Nucleotide by Immobilized Cell)

  • 조정일;정승원
    • 한국수산과학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.111-116
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    • 1991
  • 5'-XMP의 효소적 전환에 의한 효율적인 5'-GMP의 생산을 위하여 동결 건조한 Bevibacterium ammoniagenes ATCC 19216을 K-carrageenan, polyacrylamide, Ca-alginate 및 agar등 4가지 담체에 고정화시켜 XMP aminase 효소원으로 사용하였다. 최적담체로서 선정된 $3\%$ K-carrageenan에 고정화한 균체를 이용하여 5'-GMP를 생산하였다. 고정화되지 않은 전환균주에 의한 5'-GMP의 최적 생산 조건은 $42^{\circ}C$, pH 7.0, 100mg/ml의 glucose, 8mg/ml의 $MgSO_4\cdot7H_2O,$ 5mg/ml의 POESA, 120mg/ml cell, 5mg/ml의 phytic acid으로 나타났으며, 이때 전환율은 $94.5\%$이었다. 고정화균체에 의한 5'-GMP의 최적생산 조건은 $37^{\circ}C$, pH 7.5, 50mg/ml의 glucose, 1mg/ml의 $KH_2PO_4,$ 10mg/ml 의 phytic acid, 60mg/ml의 고정화균체, 8mg/ml의 $MgSO_4\;\cdot\;7H_2O,$ POESA이며 이때 전환율은 $64.7\%$이었다.

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고효율 태양전지(I)-$N^+PP^+$ 전지의 제조 및 특성 (High Efficiency Solar Cell(I)-Fabrication and Characteristics of $N^+PP^+$ Cells)

  • 강진영;안병태
    • 대한전자공학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.42-51
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    • 1981
  • 결정방위 (100)인 단결정 P형 실리콘 기판으로 N+PP+ 태양전지를 제작하였다. 뒷면의 P+층의 형성은 940℃에서 60분간 boron nitride를 사용하는 첫번째 boron predeposition과 boron glass를 제거하지 않고 1145℃에서 3시간 동안 행하는 두번째 predeposition으로 이루어지며 boron 확산층의 어닐링은 1100℃에서 40분간 하였다. 앞면의 N+ 층의 형성은 900℃에서 7∼15분동안 POCI3 source를 사용하는 Phosphorus Predeposition으로 이루어지며 어닐링은 800℃에서 1시간 동안 dryO2분위기로 하였다 금속전극층의 형성은 Ti, Pd, Ag의 순으로 앞, 뒷면에 이들 금속들을 질공증착한 후 사진식각을 함으로써 이루어지며 이에 다시 전기도금을 하여 전체 전극층의 두께를 3∼4μm정도로 증가시켰다. 표면 광반사를 줄이기 위해 앞면에 400℃에서 silicon nitride를 입혔으며 마지막으로 550℃에서 10분간 alloy를 함으로써 금속전극의 신뢰도를 높혔다. 그 결과 제작된 면적 3.36㎠의 N+PP+ 전지들은 100mW/㎠의 인공조명하에서 단락전류 103mA, 개방전압 0.59V ,충실도 0.8을 보였다. 따라서 실제 전면적(수광면적)효율이 14.4%(16.2%)가 되어 BSF가 없는 N+P 전지의 11%전면적 변환효율에서 약3.5%의 효율이 개선되었다.

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L-arginine and N-carbamoylglutamic acid supplementation enhance young rabbit growth and immunity by regulating intestinal microbial community

  • Sun, Xiaoming;Shen, Jinglin;Liu, Chang;Li, Sheng;Peng, Yanxia;Chen, Chengzhen;Yuan, Bao;Gao, Yan;Meng, Xianmei;Jiang, Hao;Zhang, Jiabao
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제33권1호
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    • pp.166-176
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    • 2020
  • Objective: An experiment was conducted to determine the effects of L-arginine (L-Arg) and N-carbamoylglutamic acid (NCG) on the growth, metabolism, immunity and community of cecal bacterial flora of weanling and young rabbits. Methods: Eighteen normal-grade male weanling Japanese White rabbits (JWR) were selected and randomly divided into 6 groups with or without L-Arg and NCG supplementation. The whole feeding process was divided into weanling stage (day 37 to 65) and young stage (day 66 to 85). The effects of L-Arg and NCG on the growth, metabolism, immunity and development of the ileum and jejunum were compared via nutrient metabolism experiments and histological assessment. The different communities of cecal bacterial flora affected by L-Arg and NCG were assessed using high-throughput sequencing technology and bioinformatics analysis. Results: The addition of L-Arg and NCG enhanced the growth of weanling and young rabbit by increasing the nitrogen metabolism, protein efficiency ratio, and biological value, as well as feed intake and daily weight gain. Both L-Arg and NCG increased the concentration of immunoglobulin A (IgA), IgM, and IgG. NCG was superior to L-Arg in promoting intestinal villus development by increasing villus height, villus height/crypt depth index, and reducing the crypt depth. The effects of L-Arg and NCG on the cecal bacterial flora were mainly concentrated in different genera, including Parabacteroides, Roseburia, dgA-11_gut_group, Alistipes, Bacteroides, and Ruminococcaceae_UCG-005. These bacteria function mainly in amino acid transport and metabolism, energy production and conversion, lipid transport and metabolism, recombination and repair, cell cycle control, cell division, and cell motility. Conclusion: L-Arg and NCG can promote the growth and immunity of weanling and young JWR, as well as effecting the jejunum and ileum villi. L-Arg and NCG have different effects in the promotion of nutrient utilization, relieving inflammation and enhancing adaptability through regulating microbial community.

염료감응형 태양전지를 위한 고분자 전해질막에서의 가소제의 효과 (Effect of Plasticizer on Electrolyte Membranes for Dye Sensitized Solar Cells)

  • 조두현;정유영;윤미혜;권소영;구자경
    • 멤브레인
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    • 제20권1호
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    • pp.13-20
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    • 2010
  • 염료감응형 태양전지를 위한 고분자 전해질막을 제조하였다. 고분자물질로는 Poly(ethylene oxide) (PEO)를 사용하였으며, 가소제로서 poly(ethylene glycol) (PEG)를 첨가하였고, 전해질염 및 $I^-/{I_3}^-$의 공급원으로서 KI 및 $I_2$를 첨가하여 고분자 전해질막을 제조하였으며, 이와 같은 고분자 전해질막을 바탕으로 염료감응형 태양전지를 제조하였다. 고분자 전해질 내의 가소제로서의 PEG 함량은 0%에서 85%의 범위로 변화하였다. 이러한 PEG 함량 전 구간에서 고분자 전해질막은 그 형태를 자체적으로 유지하는(self supporting) 완벽한 고체 전해질막의 형태로 제조되었다. PEG 함량이 증가하면서 전해질막을 통한 이온전도도와 ${I_3}^-$ 이온의 확산도계수는 증가하였다. 염료감응형 태양전지에 있어서는 고분자 전해질막 내의 PEG 함량이 증가하면서 그 효율이 증가함을 볼 수 있었다.

Overexpression, Purification and Truncation Analysis of RmlC Protein of Mycobacterium tuberculosis

  • Lee, Jong-Seok;Lee, Tae-Yoon;Park, Jae-Ho;Kim, Jong-Sun;Lee, Tae-Jin;Lee, Jai-Youl;Kim, Sung-Kwang
    • 대한미생물학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.273-282
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    • 2000
  • dTDP-rhamnose provides L-rhamnose to the bridge-like structure between mycolyl arabinogalactan and peptidoglycan of the mycobacterial cell wall. dTDP-rhamnose is composed of glucose-l-phosphate and dTTP by four enzymes encoded by rmlA-D. To determine the region(s) of RmlC protein essential for its dTDP-4-keto-6-deoxyglucose epimerase activity, we overexpressed both whole (202 amino acids) and three different truncated (N-terminal 106 or 150 or C-terminal 97 amino acids) RmlC proteins of Mycobacterium tuberculosis. The RmlC enzyme activity in the soluble lysates of ${\Delta}rmlC$ E. coli strain $S{\Phi}874$ (DE3 PlysS) expressing the wild type or truncated rmlC genes was initially analyzed by three sequential reactions from dTDP-glucose to dTDP-rhamnose in the presence of purified RmlB and RmlD. All three soluble lysates containing the truncated RmlC proteins showed no enzyme activity, while that containing the wild type RmlC was active. This wild type RmlC was then overexpressed and purified. The incubation of the purified RmlC enzyme so obtained with dTDP-4-keto-6-deoxyglucose resulted in the conversion of dTDP-4-keto-rhamnose. The results show that the truncated regions of the RmlC protein are important for the RmlC enzyme activity in M. tuberculosis.

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초임계 이산화탄소에서 리파아제-효소를 이용한 부탄올 구조이성질체의 에스테르화 반응의 분자 동역학 연구 (Molecular Dynamics Simulation Study of Lipase-catalyzed Esterification of Structural Butanol Isomers in Supercritical Carbon Dioxide)

  • 권정훈;정정영;송광호;김선욱;강정원
    • 공업화학
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    • 제18권6호
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    • pp.643-649
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    • 2007
  • 부탄올의 구조이성질체(n-, iso-, sec-, tert-butanol) 와 n-부티르산에 대한 리파아제 효소.촉매 에스테르화 반응이 초임계 이산화탄소 조건 하에서 수행되었다. 본 실험은 교반속도 150 rpm, 반응 온도 323.15 K, 반응 압력 150 bar의 조건으로 고압반응기에서 5 h 동안 수행하였다. 실험에 사용된 리파아제는 Candida Antarctica lipase B (CALB)이다. 실험 결과는 HP-INNOWax 컬럼을 이용하여 FID (Flame Ionization detector)가 장착된 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)를 이용하여 분석하였다. 반응 후 생성물의 전환률과 반응의 경향성을 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 예측된 결과와 정성적으로 비교하였다. 경쟁적인 저해반응이 포함된 Ping-Pong Bi-Bi 메커니즘을 기초로 하여, 반응의 각 단계를 적용하여 구조 최적화를 하였고 이를 이용해 전이상태의 에너지를 구하여 반응의 경향성을 예측하였다. 생성되는 에스테르 이성질체의 구조적 선호도는 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 이러한 방법의 개발은 앞으로 컴퓨터를 이용한 효소 반응의 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

혼합 또는 단일 생균제가 산란계와 육계의 생산성, 소장내 미생물 균총 및 면역 체계에 미치는 영향 (Effects of Supplementary Multiple Probiotics or Single Probiotics on the Performance, Intestinal Microflora, Immune Response of Laying Hens and Broilers)

  • 김찬호;우경천;김근배;박용하;백인기
    • 한국가금학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.51-62
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    • 2010
  • 본 연구는 혼합 생균제의 첨가가 산란계와 육계의 생산성과 소장내 미생물, 면역체계에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험 1은 800수의 82주령 산란계(Hy-Line Brown$^{(R)}$)를 5처리로 구성하여 실시하였다. 각각의 처리는 대조구, 항생제구(avilamycin 6 ppm), 생균제 PB-M(Micro-ferm$^{(R)}$) 0.2%구, PB-L (Lactto-sacc$^{(R)}$) 0.1%구, PB-Y(Y University probiotics) 0.2%구로 구성하여, 8반복 반복당 20수씩 완전 임의 배치하여 자유 섭식케 하였으며, 일반적인 점등 관리(자연 일조+조명= 16 h)를 실시하였다. 시험 2에서는 육계(Ross$^{(R)}$) 1,000수를 공시하여 시험 1과 같은 처리로 구성하여 35일간 전기(0~3주), 후기(4~5주)로 나누어 실시하였으며, 처리당 4반복을 두어 반복당 50수씩 나누어 배치하였다. 시험 1에서는 계란 생산지수들 즉 일계 산란율과 생산지수, 난중, 연파란율, 사료 섭취량, 사료 요구율은 처리구 사이에서 유의적인 차이가 없었다. 강도와 난각 두께는 유의적인 차이가 있었는데, 항생제구와 생균제 처리구에서 증가하는 경향이 있었다. PB-Y구는 난각 강도, 난각 두께, 난각색, 난황색, Haugh unit에서 가장 높았는데 유의한 영향은 미치지 못했다. 시험 2에서는 전기간(0~5주) 증체량 및 폐사율은 처리구 사이에서 유의적인 차이는 없었지만, 0~3주 기간동안 PB-Y의 증체량이 대조구와 항생제구와 비교하여 낮게 나왔다. 전기간(0~5주)에서 항생제구의 사료 섭취량, 생산지수는 가장 높았고, 사료 요구율은 대조구보다 낮게 나왔다. 생균제 처리구들은 대조구와 비교하여 사료 섭취량과 사료 요구율에서는 유의적인 차이가 없었다. 시험 1에서 백혈구 수치 즉, 백혈구, 호중구, 림프구, 단핵구, 호산구, 스트레스지수는 산란계에서 유의적인 차이가 있었다. 항생제구와 생균제구는 모든 수치에서 증가하는 경향을 보였다. 시험 2에서는 오직 스트레스지수에서만 항생제구에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 시험 1에서 IgG 농도는 PB-M과 PB-L구에서 유의적으로 증가하였다. E. coli 수는 항생제구, PB-L구, 그리고 PB-Y구에서 유의적으로 감소하였다. 시험 2에서 조지방 이용률이 생균제 처리구에서 유의적으로 감소하였다. 결론적으로 산란계에서는 생균제의 처리구들에서 난각 두께와 강도가 증가하였고, 육계에서는 생산 지수는 증가하고, 사료 요구율은 감소하였다. 백혈구 지수는 산란계에서 항생제와 생균제 처리구에서 증가하는 경향이 있었다. E. coli는 산란계에서 감소하는 경향을 보였으며, 육계에서는 생균제 처리구들이 조지방 이용률에서 감소하는 경향을 보였다. 혈액지수와 소장내 미생물은 육계보다 산란계에서 더 예민하게 반응하는 경향을 보였다.

구리 공급원들(Cu Sulfate, Cu-Methionine, Cu-Soy Proteinate)의 첨가가 육계의 생산성에 미치는 영향 (Effects of Supplementary Copper Sources (Cu Sulfate, Cu-Methionine, Cu-Soy Proteinate) on the Performance Broiler Chickens)

  • 이문구;김찬호;신동훈;정병윤;백인기
    • 한국가금학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.121-128
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    • 2011
  • 본 연구는 구리 공급원들이 육계의 생산성, 영양소 이용률, 혈액 성상 및 근육과 간의 광물질 함량에 미치는 영향을 알아보기 위해 Cu sulfate, Cu-soy proteinate(Cu-SP), Cu-methionine chelate(Cu-Met)를 비교시험하였다. 육계(Ross$^{(R)}$) 1,000수를 공시하여 4처리 5반복으로 반복당 50수씩 완전 임의 배치하여 자유 섭식케 하였으며, 35일간 전기(0~3주), 후기(4~5주)로 나누어 실시하였다. 처리구들은 대조구, Cu sulfate($CuSO_4{\cdot}5H_2O$으로 Cu 200 ppm), Cu-Met(Cu-methione chelate으로 Cu 200 ppm), Cu-SP(Cu-soy proteinate으로 Cu 200 ppm)등 총 4처리였다. 증체량에서는 후기와 전(全)사양 시험 기간 동안 구리 첨가구들이 대조구와 비교하여 유의적으로(p<0.01, 후기; p<0.05, 전(全)사양 시험 기간) 높았으며, 사료 섭취량에서는 전기에서 Cu-Met가 대조구에 비해 유의적으로(p<0.01) 적었다. 사료 요구율(FCR)은 전(全)시험 기간 동안구리 첨가구들이 대조구에 비해 유의적으로(p<0.01) 낮았다. 생산지수(PEF)는 구리 첨가구들이 대조구와 비교하여 유의적으로(p<0.01) 높았다. 영양소 이용률은 처리간에 유의한 차이가 없었다. 혈중 백혈구(WBC)와 호산구(EO)의 수는 구리 첨가구들이 낮았으며, 다른 leukocytes와 erythrocytes는 처리간에 유의한 차이가 없었다. 근육 내 구리 함량은 유의한 차이가 없었으나, 가슴과 날개 근육 내 아연 함량은 구리 첨가구들에서 감소하였으나, 다리근육에서는 Cu sulfate 구에서 증가하였다. 간 내 구리 함량은 구리 첨가구들이 대조구와 비교하여 유의적으로(p<0.01) 높았다. 결론적으로 Cu sulfate, Cu-Met, Cu-SP는 육계의 증체율과 사료 요구율을 유의하게 개선하였으며, Cu 200 ppm 첨가 수준에서 Cu 공급원들 간에는 유의한 차이가 없었다.