Earticle

Because of their unique properties, supercritical fluids have been known as one of the most promising materials for the future technology. Supercritical fluid technologies have been widely applied to various operations such as extraction, impregnation, nano-particle generation, oxidation, reaction etc. Industrial applications, especially their successful usage of supercritical fluid, have been reviewed. A special case for the first successful industrial application of supercritical CO2 extraction in Korea was reviewed. Its unique characteristics of enriched antioxidant, 'γ-tocopherol' enabled this industrial application in Korea in spite of its low market price. Also its size and operation conditions were known as world records.

변성제 (urea)와 환원제에 의해 완전히 풀린 상태의 lipase도 PEG에 의해 수식되는 것을 관찰하였다. 또한 mPEGaldehyde로 수식된 mono-PEGylate과 di-PEGylate을 변성제와 환원제를 이용해 unfolding 시킨 후 희석에 의한 재접힘 시킨 결과, lipase에 공유결합된 PEG 분자는 재접힘 수율에 거 의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 내포체 단백질을 대상으로 변성된 상태에서 PEGylation시킨 후 in vitro 재접힘 공정을 통해 PEGylation된 상태의 재생된 단백질을 회수할 수 있는 통합공정의 타당성을 제시하였다.

Covalent modification of a protein with polyethylene glycol (PEG) has become one of the most widely used and well established drug enhancement strategies in the biopharmaceutical industry. The general benefits enjoyed by PEGylation, such as prolonged serum half-lives or reduced immunogenicity in vivo, are well known. By now the PEGylation process has been performed with purified proteins, and it is required to recover the desired PEGylate by a multi-step purification process. The ultimate aim of our research is to develop an integrated process of PEGylation and in vitro refolding starting with inclusion body material. For this, we investigated the feasibility that a protein could be PEGylated under a denaturing condition and also the PEGylated proteins could be refolded correctly. Using lipase as a model protein, we found that it was PEGylated in the presence of 8 M urea and that the PEG molecules covalently attached to lipase did not appear to hinder its refolding.

섬유상 담체를 이용한 2단 소형 바이오필터를 이용한 악취가스 처리공정의 운전조건을 확립하기 위하여 BTX를 처리대상 물질로 바이오필터를 연속적으로 운전하여 섬유상 바이오필터 담체에 악취가스 처리용 미생물을 부착시킨 결과 우수한 부착된 생물막을 형성하여 높은 처리효율 93%를 얻을 수 있었다. 또한, 악취 유입 농도 400 ppm 미만에서 체류시간 10 sec일 때 1단 반응기에서 76% 정도 제거율을 보이다가 2단 반응기에서 약 93%의 제거율을 나타내었다. 그러나 체류시간이 15 sec 이상인 경우에는 제 거효율이 97% 이상 유지되었다.

This research was performed for developing of biological treatment process of odor gas such as MEK, H2S, and toluene, which was generated from the food waste recycling process. To establish the operational conditions of odor gas removal by small-scale biofiltration equipment, it was continuously operated by using toluene as a treating odor object. When the odor treating microorganisms were adhered to fibril form biofilter, high removal efficiency over 93% was obtained by biofilm formation. At 400 ppm of inlet odor gas concentration and 10 sec of retention time, the removal efficiency was 76% and 93% in 1st stage reactor and 2nd stage reactor, respectively. However, the removal efficiency remained over 97% at the operational conditions above 15 sec of retention time.

본 연구에서는 악취 분해 균주를 분리하기 위하여 광주시 소재 전자공장 등의 하천 및 주변토양 및 울산, 온산, 여천 공업단지의 오염토양 및 슬러지 등으로부터 분리한 균주들 중 악취제거용 균주를 Pseudomonas sp. TKC를 분리․동정하였다. 분리 균주의 증식의 최적조건은 초기 기질농도 500 ppm, 배양온도 30℃, 초기 pH 7, 혼합속도 150rpm, 그리고 (NH4)2SO4 3.0 g/l를 포함하는 MSM 배지로 설 정하였다.

The microorganism for odor gas removal was isolated from sewage and contaminated soil. This was characterized as Pseudomonas sp. TKC by morphological, biochemical/physiological, and cultural characteristics analysis of the isolates. The optimum conditions for isolates growth were as follows; substrate concentration 500 ppm, initial medium pH 7.0, incubation temperature 30℃, agitation speed 150 rpm, and MSM medium containing 3 g/L (NH4)2SO4.

수소생산을 최적화하기 위하여 Enterobacter cloacae YJ-1을 이용해 생산성에 미치는 탄소원 농도, 질소원 농도, 금속이온 농도, 아미노산 효과로서 회분식 배양을 통하여 실험을 수행하였다. 각종 탄소원의 종류에 따라 수소생산을 검토한 결과 glucose 첨가시에 가장 양호하였다. 따라서 glucose 농도를 변화시켜 수소생산량을 조사한 결과 2% (w/v) 농도에서 최대를 보여 975.4 mL/L를 생산하였다. 각종 질소원 중에서 가장 효과적인 질소원은 yeast extract이었으며, 최대 수소생산량은 1.5% (w/v) 농도에서 1651.5 mL/L이었다. 금속이온으로는 Na2MoO4가 가장 효과적으로 나타나 0.04% (w/v) 농도에서 1753.3 mL/L를 생산하였다. 아미노산은 cystein에서 가장 생산량이 많았으며, 다음은 proline, histidine, alanine 등 순이었다. 회분식 배양의 최적 조건하에 수소를 연속적으로 생산하기 위하여 반연속배양을 행한 결과 3% (w/v) 농도에서 2215.4 mL/L로 가장 높았다. 생산균주의 대사에 관한 물질을 보다 세밀히 조사하고 연속적인 수소생산을 살펴 산업적인 공정개발도 가능하리라 생각된다.

In order to maximize hydrogen production by Enterobacter cloacae YJ-1, anaerobic hydrogen producing bacteria, the medium composition was optimized. Glucose was better than other carbon sources in hydrogen production and its production was 975.4 mL/L at 2% (w/v) for 48 h. Organic nitrogen sources were more effective than inorganic nitrogen sources and also yeast extract among organic nitrogens was the most effective in hydrogen production. Among metal ions, Na2MoO4 was most effective, and its production was 1753.3 mL/L at 0.04% (w/v). Addition of amino acid was very effective with compare to another components of medium, and cystein was most effective among them. Under the optimum medium obtained in batch culture, semi-batch culture in order to produce continuous hydrogen was run. The highest hydrogen production was earned at 3% (w/v) of glucose and the amount was 2215.4 mL/L.

Bacteroides fragiles Roid8은 인간의 장내에서 가장 우세한 균종에 속하는 것으로서 효소활성을 측정해본 결과 다른 균들에 비해 α-fucosidase의 활성이 높은 것으로 나타났다. 본 연구실에서 조사된 α-fucosidase의 생산 최적배지 조성은 1 L 배지당 BHI 37 g, hemin 10 mg, cysteine 0.5 g, resazurin 1 mg, vitamin K 1 mg, starch 5 g을 함유하였다. 또한 DEAE-sepharose와 CM-cellulose 크로마토그래피를 거쳐 조효소액을 분리하여 조사한 결과 효소의 최적 반응온도는 40℃, 최적반응 pH는 7.0이었다. 무기 금속이온의 영향은 Co++과 Zn++ 존재 하에서 효소역가가 낮아졌다.

Bacteroides is the most predominant bacteria in the human large intestinal tract. Bacteroides fragilis Roid8 isolated from a Korean faecal sample showed high α-fucosidase activity compared to other bacterial species. The optimized meidum for the production of α-fucosidase from B. fragilis contained BHI 37 g, hemin 10 mg, cysteine 0.5 g, resazurin 1 mg, vitamin K 1 mg, and starch 5 g per 1 L. The crude α-fucosidase obtained through DEAE-sepharose and CM- cellulose chromatography showed optimum temperature and pH at 40℃ and 7.0, respectively. Among several metals, Co++ and Zn++ showed strong inhibition on enzyme activity.

Bacillus licheniformis는 장내 균총을 개선하는데 유용한 물질이다. 본 연구의 목포는 B. licheniformis의 낮은 pH (pH 2, 3, 4, 6, 7), 인공 담즙산, 높은 농도의 염 (0. 5, 10, 20, 30%) 그리고 에탄올 (0, 4, 8, 16, 32%)에 대한 안정성을 확인하려고 한다. B. licheniformis는 pH 3, 4, 6, 7에서 안정적인 생존율을 보였다. B. licheniformis의 담즙 내에서의 최종 생존율은 25% 이하로 확인되었다. 높은 농도의 염에서는 B. licheniformis는 10%의 염에서 최적 생존율을 보였다. B. licheniformis의 에탄올이 포함되지 않은 것에 비해 에탄올이 4, 8, 16, 32% 포함된 것에서 95% 이상의 생존율을 보였다. 그러므로 B. licheniformis가 pH 3, 4, 6, 7, 높은 농도의 염, 에탄올에서 안정하나 pH 2와 담즙산에서 불안정하다는 것을 확인할 수 있었다.

Bacillus licheniformis was an useful material for improvement of fecal microflora. The stability of Bacillus licheniformis in low pH (pH 2, 3, 4, 6, 7), artificial bile acid, high concentration of salt (0, 5, 10, 20, 30%), and ethanol (0, 4, 8, 16, 32%) was investigated in this study. The viability of Bacillus licheniformis was stable for pH 3, 4, 6, 7. Final viability of Bacillus licheniformis was confirmed below 25% in the bile acid. In high concentration of salt, Bacillus licheniformis showed optimal viability in 10% of salt. The viability of Bacillus licheniformis was over 95% in condition of ethanol concentration 4%, 8%, 16%, 32% contrast with uncontained ethanol at 37℃ for 4h. It was verified that Bacillu

중추신경계의 신경간세포가 파킨슨병과 뇌졸중과 같은 퇴행성 뇌 질환의 치료뿐만이 아니라 신경세포 발생과정에서의 중요성 때문에 최근에 커다란 관심의 대상이 되고 있다. 중추신경계의 발생과정 동안에, 중뇌의 도파민 신경세포의 형성은 두 가지의 분자생물학적인 기작에 의해서 결정된다. 첫째로, FGF-8, sonic hedgehog 그리고 전사조절인자 인 Nurr1이 도파민 신경세포의 형질을 결정짓는다. 또 다른 기작으로는, 전사조절인자 인 Lmx1b와 Ptx3가 중요하게 관련되어있다. 특히 Nurr1이 결핍된 생쥐에서, 타이로신수산화효소 (Tyrosine hydroxylase, TH) 면역 양성 세포들이 중뇌흑색질에서 발견되지 않으므로 Nurr1이 도파민 신경세포의 발생에 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 도파민 신경세포의 형질을 유도하는데 있어서 Nurr1이 매개하는 기작을 연구하기 위해서 레트로 바이러스를 이용하여 Nurr1을 도입한 무한증식 신경간세포를 사용하였다. Nurr1 유전자의 과발현 만으로는 신경간세포에서 도파민 신경세포의 형질을 유도하지는 못하지만, 레티노이드 (retinoid, RA)와 폴스콜린(forskolin, FK)을 처리하여 TH와 방향성 L-아미노산 탈카르복시화효소 (aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC) mRNA의 발현을 유도하였다. 또한, Nurr1 과발현 신경간세포를 사람 별아교세포와 공동배양 하여 TH 발현량을 많이 증가시켰다. 이러한 공동배양실험에서, RA와 FK를 처리하면 TH의 발현수준이 더욱 더 증가함을 발견하였다. 이러한 결과들은 Nurr1 유전자를 도입한 사람 신경간세포가 파킨슨병 환자들에게 세포이식을 통한 유전자 치료의 유용성을 시사하고 있다.

Neural stem cells (NSCs) of the central nervous system (CNS) have raised a great interest not only for their importance in basic neural development but also for their therapeutic potentials in neurologically degenerative diseases such as Parkinson's, Alzheimer and stroke. During the CNS development, two molecular cascades determine specification of midbrain dopamine system. In one pathway, FGF-8, sonic hedgehog and transcription factor Nurr1 specify dopamine neurotransmitter phenotype. In the other, transcription factors Lmx1b and Ptx3 are required for induction of dopaminergic neurons. In Nurr1 knockout mouse, tyrosine hydroxylase (TH) positive cells fail to appear in substantia nigra, indicating that Nurr1 is essential in specification of dopaminergic cell phenotype. In this study, we used the immortalized human NSCs retrovirally transduced with Nurr1 gene to probe the Nurr1-mediated mechanism to induce dopamine phenotype. While Nurr1 over-expression alone did not generate dopamine phenotype in NSCs, applications of retinoid and forskolin induced expression of TH and AADC mRNAs. In addition, co-cultures of Nurr1 expressing NSCs with human astrocytes induced a marked increase of TH expression. In this co-culture system, the addition of retinoid and forskolin dramatically increased expression of TH. These results indicate that the immortalized human NSCs with Nurr1 gene could have a clinical utility for cell replacement for the Parkinson patients.

암세포가 특정 항암제에 의해 내성을 획득하면 구조가 상이한 타 항암제에도 교차내성을 나타내는 이른바 암세포의 다약제내성 (MDR)이 암 화학요법에 있어서 가장 심각한 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 점액세균의 대사산물로부터 다약제내성 암세포에 대한 생장억제물질을 탐색하는 과정에서 cellulose 용해성 점액세균인 Sorangium cellulosum JW1045의 대사산물에서 우수한 활성을 발견하고 그 활성본체로서 polyene-macrolide계 화합물인 chivosazole F를 분리하였다. Chivosazole F는 시험한 인체기원의 암세포에 대해 모두 강한 생장억제작용을 나타내었으며 (IC50 = 0.1~10 ng/ml), 다약제 내성 암세포주인 CL02와 CP70에 대해서도 감수성세포주와 동일한 활성을 나타내었다. 이러한 사실은 chivosazole F가 암세포에 대해 다제내성을 유도하지 않는 우수한 활성물질임을 나타냄과 동시에 다제내성을 극복하는 신규 항암제 선도화합물로서의 유용성을 시사하는 것으로 그 의미가 크다.

In the course of our search for compounds effective to multidrug-resistant cancer cells from myxobacteria with the adriamycin-resistant cancer cell line CL02, we found cytotoxic activity against the CL02 cells in culture extract of Sorangium cellulosum JW1045. Activity-guided fractionation of the culture extract led to the isolation of an active principle, chivosazole F. This compound showed high cytotoxic activity against cultured human cancer cells. The IC50 values, measured by a SRB assay with different cell lines, ranged from 0.1 to 10 ng/ml. Furthermore chivosazole F was as active against drug-resistant cancer cells CL02 and CP70 as against the corresponding sensitive cells.

AVM B1a는 Streptomyces avermitilis가 생합성하는 이차대사산물로, 강력한 구충효과를 갖는 polyketide 계열의 물질이다. AVM B1a 생합성의 전구체로 isoleucine이 사용되고 AVM의 생합성 경로가 지방산 합성과 유사하므로, 전구체를 과량생합성하고 polyketide 생합성 경로로 진행되는 탄소원의 흐름이 증가된 변이주를 선별하기 위하여 isoleucine의 아미노산 유사체 (O-methyl threonine)와 지방산합성 저해물질 (p-fluoro phenoxy acetic acid)에 대한 저항성변이주를 선별하고자 하였다. 모균주의 AVM B1a 생산성은 약 100 units/L로 매우 낮은 반면, 100 ppm의 pFAC에 대한 저항성 변이주인 PFA-1는 약 4,200 units/l의 AVM B1a를 생산하는 것으로 관찰되었다. 이 균주를 모균주로 하여 OMT에 대한 저항성을 지속적으로 증가시킬 경우 AVM B1a 생산성이 2배 더 증가한 약 9,000 units/l의 생합성 능력을 보이는 고생산성 변이주를 개발할 수 있었다. 또한 주목할 만하게도 지방산 저해물질인 pFAC에 대한 변이주의 저항성을 지속적으로 증가시킴으로써 AVM B1a 생산성이 11,000 units/L에 이르는 고역가 변이주를 선별할 수 있었다. 한편 상기의 OMT와 pFAC를 이용한 rational screening 전략을 통해 지속적으로 선별한 변이주들에 대한 AVM B1a의 생산성 분포를 histogram을 통해 분석해 본 결과, 초반부에 선별된 돌연변이주들은 AVM B1a의 생합성능력에 있어서 거의 모두가 (95% 이상) 4,000 units/l 이하의 비교적 낮은 범위에 분포하는 반면, OMT와 pFAC의 농도를 높여가며 유도된 저항성 돌연변이주들의 경우에는 이들 중에 고생산성 균주의 비율이 뚜렷하게 증가 (OMT에서 5,000~7,000 unit/l 범위에 71%; pFAC에서 6,000~7,000 unit/L 범위에 47%) 하는 것으로 확인되었다. 이로부터 polyketide 생합성 경로와 AVM B1a의 생합성 경로의 이해를 통해 수행된 rational screening 전략이 AVM B1a 고생산성 뿐만 아니라 고 안정성의 특성을 갖는 균주를 선별하는데 매우 효율적임을 알 수 있었다.

Avermectin (AVM) B1a produced by Streptomyces avermitilis via polyketide pathway is a secondary metabolite with powerful anthelmintic and insecticidal activities, thus being used as an efficient agent in the field of agriculture and animal health. It has been reported that a precursor for AVM B1a biosynthesis was isoleucine and the biosynthetic pathway of AVM B1a was closely similar to that of fatty acid. Based on understanding of the biosynthetic pathway of AVM B1a, we intended to screen various mutants resistant against O-methyl threonine (OMT), an isoleucine-anti metabolite, and/or mutants resistant against p-fluoro phenoxy acetic acid (pFAC), an inhibitor of fatty acid biosynthesis. It was inferred that these mutants could produce AVM B1a more efficiently, due to the acquired capability of not only overproducing isoleucine intracellularly but also channelling metabolized carbon-sources into the polyketide pathway, thus leading to enhanced biosynthesis of AVM B1a. The resulting mutant (PFA-1 strain) resistant against 100 ppm of pFAC was able to produce approximately 42 fold higher amount of AVM B1a compared to the parallel mother strain (4,200 vs. 100 units/l). In addition, through the process of continuous strain improvement program carried out by gradually increasing the OMT concentration, it was possible to obtain a more attractive mutant with greater AVM B1a production capacity (9,000 units/l). Notable was that significantly higher producer (12,000 units/l) could be selected through further screening of the resistant mutants, this time, to even higher concentration of pFAC. Meanwhile, through the analysis of AVM B1a production histograms (i.e., number of strains according to their AVM B1a biosynthetic ability) for the earlier strains in comparison with the high producers having the characteristics of resistance to OMT and pFAC, it was found that production stability of the high-yielding producers were remarkably improved, as demonstrated by the fact that larger proportion of the mutated strains had greater capability of AVM B1a biosynthesis (71% in the range between 5,000 and 7,000 units/L; 47% in the range between 6,000 and 7,000 units/l). Based on these consequences, it was concluded that the rational screening strategy based on the understanding of the biosynthetic pathway of AVM B1a was very effective in obtaining high-yielding mutants with the features of enhanced production stability.

압착이나 유기용매 추출방식으로 생산된 포도씨유에는 resveratrol이 함유되어있지 않다. 초임계 이산화탄소로 추출하는 경우 포도씨에 존재하는 resveratrol의 약 1.67%가 추출함유됨을 확인하였다. 초임계 추출 효율은 포도씨 건조 정도에 따라서 달라졌는데, 시료에 수분이 전혀 있지 않은 경우는 resvertrol을 추출되지 않았다. 수분함량이 증가할수록 추출 효율이 증가하는데, 수분이 resvertrol을 추출에 중요한 역할을 하였다. 초임계유체 추출 시간에 따른 추출된 포도씨유의 resvertrol 함량은 초반보다 후반으로 갈수록 증가하는 경향을 나타내었다. 초반에 오일이 많이 추출되고 이후 수분이 빠져나오는 추출성향을 볼 때, resvertrol 추출에는 수분이 초임계유체의 성질에 큰 영향을 미쳐 추출 효율을 변화시키는 것으로 생각된다.

Grape seed oil made by press or organic solvent extraction does not contain resveratrol, a bioactive compound. Supercritical carbon dioxide could extract oil containing resveratrol from grape seed. The extraction efficiency was mainly dependent on the water content in grape seed. More resveratrol was contained in the oil extracted with un-dried grape seed. No resveratrol was extracted with dried grape seed. Time course changes of grape seed oil extraction also resulted that resveratrol could be extracted by supercritical carbon dioxide with the positive influence of water.

고온성 및 초고온성 세균과 고세균 13종 모두에서 관찰되는 167종류 총 16,299개의 보존적 유전자들에 대한 분석을 수행하였다. 단백질대사 관련 유전자들이 80개로 전체 보존적 유전자의 47.9%였으며, 중온성 세균을 제외하고 고온성과 초고온성 세균들에서만 관찰되는 공통유전자는 없어 열안정성은 특정 단백질의 유무에 따라 이루어지지 않는 것을 알 수 있었다. 하지만 초고온성 세균들은 reverse gyrase를 공통적으로 가지고 있어 고온에서의 DNA의 열안전성에 중요한 역할을 하는 것으로 생각되었다. 유전자보유 계통수와 16S rRNA 유전자 계통수의 비교결과 초고온성 진정세균과 고온성 고세균인 Methanobacterium thermoautotrophicum의 분포 양상이 서로 다르게 나타났다. 167개의 공통 유전자가 한 유전체에서 보이는 distance value들의 평균과 분산에서는 초고온성 진정세균, 초고온성 고세균, 고온성 고세균들끼리 유사한 값을 갖는 것으로 나타났다.

Totally 16,299 conservative genes, commonly found in 13 thermophilic and hyperthermophilic bacteria, were analyzed. All genes were belong to 167 COGs (clusters of orthologous groups of proteins). COGs related to protein metabolism were 80 among 167 COGs. Conservative genes were not limited only thermophiles and hyperthermophiles, meaning thermal stability is independent of specific protein. However reverse gyrase was only found in all hyperthermophilic archaebacteria and eubacteria, meaning DNA stability is important in hyperthermophiles. Hyperthermophilic eubacteria and thermophilic archaebacteria had different position between phylogenetic tree of gene content and 16S rRNA gene. Thermophilic archaebacteria, hyperthermophilic eubacteria and archaebacteria had similar values by the statistical analysis of distance values with 167 COGs in each organism.