Earticle

본 연구에서는 Corynebacterium glutamicum I 균주에 salt tolerance를 도입하여 L-lysine 생산량을 증가시키고자 하였다. I 균주를 이용하여 mutagenesis를 수행한 후 모균주가 생장하는 못하는 9%의 NaCl이 포함된 배지에서 빠르게 생장하는 C14-49-3-15-7-3-20 균주를 선별하였다. flask 배양으로 L-lysine 생산을 조사한 결과 모균주 I의 경우 L-lysine 농도가 53.3 g/L, 수율이 51.6%인 반면 변이주 C14-49-3-15-7-3-20의 경우에는 L-lysine 농도 61.2 g/L, 수율 61.0%로 나타났다. 그리고 5 L 발효조에서 유가식 배양법으로 배양하여 L-lysine 생산량을 조사하였다. 그 결과 모균주는 113.0 g/L의 L-lysine을 생산하였고 수율은 41.8%이었다. 하지만 변이주의 경우에는 33℃로 유지하여 배양한 후 PCV가 7.5%가 되는 시점에 배양 온도를 35℃로 올려주고 배양하였을 때 L-lysine 생산량이 130.6 g/L, 수율이 48.6%로 모균주보다 많은 양의 L-lysine을 생산하였다. L-lysine 생산과 균주의 생장에 대한 osmotic pressure의 영향을 조사하기 위해 변이주 C14-49-3-15-7-3-20을 고농도의 NaCl과 당이 포함되어 있는 배지에 각각 배양하여 균체 생장 및 L-lysine 생산량을 조사하였다. 그 결과 모균주는 균체 생장이 느리고 생산량도 낮은 반면 변이주 C14-49-3-15-7-3-20의 경우에는 균체 생장 정도가 높고 생산량도 모균주보다 높았다. 그리고 2%의 NaCl이 포함되어 있는 배지에 osmoprotectant 를 첨가하였을 경우 모균주는 균체 생장 및 L-lysine 생산량이 높아졌다. 하지만 C14-49-3-15-7-3-20 균주의 경우에는 proline의 영향을 받지 않았다. 이러한 결과로 Corynebacterium glutamicum 균주에 salt tolerance를 도입하면 L-lysine 생산성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

In order to minimize the reduction of lysine productivity by accumulation of lysine and byproducts in the end of fed-batch fermentations, a salt-tolerant mutant C14-49-3-15-7-3-20, which could grow at high concentrations of NaCl was isolated through mutagenesis from the Corynebacterium glutamicum mother strain I. In the evaluation of L-lysine productivity by fed-batch fermentations using a 5 L jar fermenter, the salt-tolerant mutant strain C14-49-3-15-7-3-20 produced 130.6 g/L of L-lysine with a 48.6% of yield. The mother strain I produced L-lysine concentration only 104.9 g/L with a yield 41.8%, implying the improvement of L-lysine productivity by introduction of salt-tolerance character.

F. trogii ATCC 200800으로부터 원형질체 분리를 통해 단일균주들을 선별하였으며, 선별된 균주들의 고체배양 및 agar plug assay를 통해 효소생산을 위한 균주를 대량 선별하였다. Agar plug assay를 통해 4일 동안 100여종 이상의 균주를 동시에 배양, 분석이 가능하였으며, 염료분해환을 형성하지 않은 균주는 액체배양 확인 결과 MnP의 생산이 거의 일어나지 않는 것으로 나타났다. 이러한 방법으로 선별된 균주를 이용하여 UV 돌연변이를 통해 모균주로부터 유전적 변이를 유도해 새로운 균주선별을 시도하였으며, 이로부터 모균주와 비교하여 효소생산성이 향상되고 안정성이 증대된 균주를 선별할 수 있었다. 모균주와 선별된 균주의 명확한 유전적 차이를 규명하기보다는 배양시 형태학적 특성이 상이함을 확인하였다. 또한, 선별된 균주를 이용하여 배양액내에 다양한 종류의 inducer를 첨가에 따라 효소생산에 미치는 영향을 확인하였다. 과량의 inducer 물질이 첨가될 경우, 균체성장은 물론 효소생산성도 크게 떨어졌으며, 균체성장이 어느 정도 이루어진 상태 즉, 이차대사가 이루어지는 시점에서 inducer를 첨가할 경우 그 효율이 최대였으며, 동시에 inducer를 첨가할 경우 보다 미량씩 일정량을 나누어 주입할 경우 효소생산에 더 유리한 것으로 나타났다.

Typical property of the white-rot fungi is their ability to degrade lignin and other aromatic compounds with non-specific extracellular enzyme. In this work, the modification of the strain (Funalia trogii ATCC 200800) and the culture condition was performed to enhance enzyme productivity. Single cell was separated by the protoplasts formation and several putative laccase and manganese peroxidase inducers were tested. By adopting the modified strain, enzyme productivity increased comparing with that of the original strain. Extracellular enzyme formation was highly stimulated by the addition of copper and various aromatic compounds in the glucose-based culture medium.

라이코펜 생산성을 향상시키기 위하여 몇 가지 대장균 균주들을 대상으로 생산성 시험을 한 결과 MG1655 균주가 가장 우수하였다. 대장균 MG1655 균주의 염색체 DNA 내에 존재하는 특정 유전자의 기능이 상실되었을 때 라이코펜 생산성이 증가되는 변이체를 선발하기 위해 transposon 돌연변이를 수행하였으며, 5종의 우수 transposon 변이체를 얻었다. 특히, Tn4 변이체는 야생형 MG1655에 비해서 라이코펜 생산량은 6배, 균체 내 함량은 7배로 가장 높았다. Transposon 삽입에 의해 결손된 유전자를 파악하기 위해 inverse PCR을 통해 염기서열을 확인하였으며, 결손된 유전자는 rfaH, treB, B2436으로 규명되었다. 또한 특정 유전자 기능의 상실뿐만 아니라 기능의 강화나 변화 등에 의한 라이코펜 생산성이 증가된 변이체를 선발하기 위해 NTG 돌연변이를 수행하였으며, 4개의 우수한 NTG 변이체를 얻었다. 이들 중에 NTG4 변이체가 가장 높은 라이코펜 생산량을 보였다. 특히, NTG4 변이체는 발현유도물질인 arabinose의 소량 (0.013mM) 첨가 시에 라이코펜 농도, 6 mg/L와 균체 내 함량 4 mg/g DCW로 최대의 라이코펜 생산성을 보였고, 이것은 야생형 MG1655에 비해서 각각 18배와 12배 높은 생산성이다.

Escherichia coli harboring pAC-LYCO4 and pDdxs was used for lycopene production. Three wild type strains of E. coli OW1, MG1655, and W3110 were compared with DH5α used before for lycopene production. Lycopene productivity of E. coli MG1655 was similar to DH5α and the highest among those wild type strain. Therefore, MG1655 strain was used for random transposon and NTG mutagenesis to increase lycopene productivity. Through transposon mutation, five transposon mutants with increased lycopene productivity were obtained. It was found that genes knocked out by transposon insertion were treB in Tn1 mutant, B2436 in Tn2 mutant, and rfaH in Tn3, 4, and 5 mutants. Lycopene productivity was the highest in Tn4 mutant among the Tn mutants, which was 6-fold and 8-fold higher in lycopene concentration and content, respectively, in comparison with those obtained with wild type strain. NTG4 mutant was acquired with NTG mutation. The highest lycopene productivity of 6 mg/L and 4 mg/g DCW was obtained from the NTG4 mutant when arabinose of 0.013 mM was added for induction of dxs, rate-limiting gene of MEP pathway. The lycopene productivity of NTG4 mutant was increased 18-fold and 12-fold in lycopene concentration and content, respectively when comparing with the wild type strain.

H. erinaceum은 식용은 물론 각종 약리효과를 나타내어 현재 산업적으로 매우 주목되고 있는 기능성 소재들 중의 하나이다. 본 연구에서는 H. erinaceum의 기능성 소재화 연구의 일환으로, 지금까지 체계적으로 연구된 바 없는 H. erinaceum의 액체배양을 시도하고. 이 버섯 액체배양의 최적화를 수행하였다. 16종 버섯 배지의 플라스크 배양을 통해 우수 기본 배지를 선발하였고, 이의 반응표면분석에 의해 배지 및 배양조건의 최적화를 수행한 결과, 최적 배지조성은 glucose 3%, yeast extract/peptone (1 : 1) 0.2%, KH2PO4/MgSO4 0.1% (1 : 1) 0.2%이었으며, 최적 배양조건은 22.28℃, pH 5.67, 접종량 13.42%에서 얻어졌다. 이러한 최적 배지 및 배양조건하에서 얻어진 균사체량은 약 9 g/L이었으며, 이는 기본배지에서 배양 8일 후 얻어진 최대값인 5.40 g/L에 비하면 약 1.7배 향상된 결과이었다. 하지만 H. erinaceum의 액체배양시 낮은 균체량과 비교적 느린 생육이 관찰되어 보다 높은 생산성의 향상을 위해서는 이에 적합한 새로운 형태의 fermenter의 선정 및 새로운 배양 system의 적용이 필요한 것으로 나타났다.

Recently, it has been known that Hericium erinaceum is a one of the very useful functional materials with great attention in mushroom processing industry. In present study, a liquid culture which was not studied systematically until now, was conducted as a method of cultivation for H. erinaceum, and also examined the characteristics of the liquid culture and conditions of process optimization. A good basal medium was selected through the cultivation of 16 species mushroom media and the optimum condition for medium and cultivation were chosen by response surface method. From these results, the optimum condition of medium for mushroom was 3% glucose, 0.2% yeast extract/peptone (1 : 1) and 0.1% KH2PO4/ MgSO4 (1 : 1) and also the optimal culture condition was obtained at inoculum of 13.42%, temperature of 22.3℃ and pH of 5.7. The mycelial dry weight of 9 g/l was obtained under these conditions and this amount was about 1.7 times higher than that which were cultivated in basal medium for 8 days.

H. erinaceum의 기능성 소재화 연구의 일환으로, 지금까지 체계적으로 연구된 바 없는 H. erinaceum의 액체배양을 시도하고. 이 버섯의 서로 다른 생물반응기하의 액체배양 특성을 규명하고 대량생산을 검토하였다. 5 L 용량의 jar fermenter와 air-lift fermenter에서의 액체배양의 비교실험을 통해 air-lift fermenter의 사용이 종균 배양에 적합한 것으로 나타났으며, 형태 분석을 통해 적정 크기 (2∼4 mm)의 pellet 형태의 유지가 대량 생산의 중요인자인 것을 규명하였다. Air-lift fermenter 하의 배양을 종균으로 하고, 적정 크기의 pellet을 유지하는 500 L까지의 jar fermenter를 사용한 회분 배양의 scale-up 실험결과, 30 및 500 L에서의 교반 및 통기속도는 각각 200 rpm, 1 vvm 및 150 rpm, 1 vvm이었다. 이 조건하에서 배양의 전 기간 중 적정 pellet을 유지하였으며, 최대 균사체량은 약 13∼14 g/L이었다.

For the study of Hericium erinaceum as a useful functional foods and materials, liquid cultivation under two different bioreactors (air-lift fermenter and jar fermenter) which was not studied systematically until now, was conducted as a method of mass cultivation for H. erinaceum. A batch cultivation in an air-lift fermenter and a jar fermenter was examined for enhancing the productivity because of small amounts of mycelial weight and slow growth in case of a liquid culture for H. erinaceum. We found that air lift fermenter system was more effective than jar fermenter for mycelial production of H. erinaceum, and mycelial morphology was a critical factor of the growth. By scale-up and cultivation based on morphological analysis, the conditions for mass production with 30 L and 500 L jar fermenter was 200 and 150 rpm of agitation speed at 1vvm of aeration rate, respectively, and mycelial dry weight under these conditions was enhanced to about 13∼14 g/L.

일반적인 세포주의 동결보존은 혈청이 첨가된 배양배지에 10% DMSO를 첨가하여 실행하게 된다. 그러나 무혈청 환경에서 배양되는 세포주를 이용하여 생물의약품을 생산하는 공정에 사용되는 세포주의 경우는 교차오염 방지를 위해 동결보존 역시 혈청을 제거한 상태에서 실시되어야 한다. 본 실험은 무혈청 동결보존이 CHO 세포에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 실시되었다. 우선, 무혈청 동결보존에서 세포 생존율을 높이기 위해 투과성 및 비투과성 첨가제를 배지에 첨가하는 방법으로 동결보존 및 해동하여 생존율을 측정하였다. 그 결과, 10% DMSO와 0.03 M raffinose를 동시에 첨가한 경우에 76%의 생존율을 확보할 수 있었지만 기존의 혈청을 이용하는 동결보존에는 미치지 못하였다. 두 번째로 무혈청 배지의 동결보존 능력을 알아보기 위해 시판중인 무혈청 배지와 무혈청 동결보존제를 사용하여 동결 보존 후의 생존율을 비교한 결과, 무혈청 배지를 이용한 실험에서는 혈청 배지를 이용한 동결보존과 유사한 95% 이상의 생존율을 확인할 수 있었다. 이는 무혈청 동결보존제의 동결보존 능력보다 우수한 결과이다. 마지막으로 무혈청 배지를 이용한 장기간 동결보존에서 CHO 세포의 안정성을 확인하기 위하여 무혈청 배지로 동결보존된 CHO 세포를 3개월 단위로 해동하여 생존율 및 성장 회복율을 측정하고, real-time RT-PCR을 통해 삽입된 CHO DHFR 유전자의 안정성을 평가하였다. 혈청배지와 비교할 때, 생존율과 성장 회복율, 유전자 안정성 측면에서 모두 동일한 결과를 보여, 무혈청 배지를 이용한 18개월 이상의 동결보존이 안정적임을 검증할 수 있었다. 결과적으로 생물의약품 공정에서 무혈청 배지를 이용한 동결보존이 혈청을 이용한 동결보존을 대체할 수 있을 것으로 생각된다.

During routine maintenance, animal cell lines are commonly cryopreserved in growth medium containing serum with 10% DMSO. But, in case of bioprocess under the serum-free conditions, including cultivation of cell lines and producing of pharmaceuticals, the cryopreservation should be executed without serum to prevent a cross-contamination. This experiments were performed to investigate the effects of the serum-free cryopreservation on the CHO cells. To improve the survival rates of the cryopreserved CHO cells in serum-free condition, first, the effects of permeable and non-permeable additives for substitute serum on cell viability were investigated. The combination of 10% DMSO and 0.03 M raffinose in MEM-α without serum indicated 76% of cell viability. However, it did not reach the survival rates (more than 95%) of the conventional cryopreservation. In the second, to evaluate the cryopreservative ability of the serum-free medium (SFM) we compared viability of the CHO cells cryopreserved in the SFMs (Sigma C5467, C4726, and C1707, JBI SF486 and PF486), the cryoprotectant (Genenmed CAN-1000) and the MEM-α with serum. All solution contained 10% DMSO. As a result of the comparison, cryopreserved cells in the SFMs showed over 95% of viability and appeared predominant viability better than cryoprotectant CAN-1000. Finally, we assessed the stability of the CHO cells in the long-term cryopreservation (LTC) using SFM. Every three months, the cryopreserved CHO cells were thawed to estimate the cell viability and the recovery rates. Then, real-time RT-PCR analyzed the inserted CHO DHFR gene. All results for the LTC appeared the same stability as the serum containing cryopreservation. In the conclusion, it could be seen that the LTC in the SFM can substitute for serum using methods in the bioprocess proceeded by CHO cells for more than 18 months.

본 연구에서는 연속확산식 무세포 단백질 발현 시스템을 이용한 이황화결합 함유 단백질의 생산 시, 발현된 단백질의 응집으로 인한 비활성화의 문제점이 분자샤페론을 통한 발현 단백질의 용해도 증가, 세포 파쇄액의 화학적 처리를 통한 환원활성 제거, 산화환원완충액을 이용한 적절한 산화환원전위의 제공 등을 통해 단백질의 폴딩에 유리한 반응조건을 구축함으로써 해결될 수 있음을 보였다. 이러한 연구 결과는 각종 게놈 시퀀싱 프로젝트의 빠른 진척에 따라 현재 요구되고 있는 고속, 고효율의 단백질 발현 수단으로써 무세포 단백질 발현 시스템이 적용될 수 있는 가능성을 높여 줄 수 있을 것으로 기대된다.

In this report, we describe that the use of GroEL/GroES-enriched S30 extract remarkably enhances the solubility and enzymatic activity of cell-free synthesized rPA, which requires the correct formation of 9 disulfide bonds for its biological activity. We found that the stable maintenance of redox potential is necessary, but not sufficient for the optimal expression of active rPA. In a control reaction without using additional molecular chaperones, most of the rPA molecules were aggregated almost instantly after their expression and thus failed to exhibit the enzymatic activity. However, by the use of GroEL/GroES-enriched extract, combined with IAM-treatment, approximately 30 ㎍/㎖ of active rPA was expressed in the cell-free synthesis reaction. This result not only demonstrates the efficient production of complex proteins, but also shows the control and flexibility offered by the cell-free protein synthesis system.

황기의 형질전환된 모상근으로부터 약리물질인 astragalosides I, II, 그리고 III을 효율적으로 생산하기 위하여 다양한 물리화학적 조건들 즉, 배지, 초기 당농도, 교반속도, 초기 접종농도, 광조사, 그리고 chitosan 처리에 의한 elicitation 효과를 조사 하였다. 선발된 AG-04 clone의 성장과 astragalosides의 함량은 4종의 배지들 중 SH배지에서 가장 좋았으며, 배지에 첨가하는 초기 당 농도는 3%와 6%에서 각기 건물중과 astragalosides의 함량이 가장 높게 나타났다. 또한, 초기 접종량은 50 ml 배지에 500 mg (FRW)씩을 주입하는게 가장 효과적이었으며, 18시간 광조사가 되는 Shaking incubator에서 90 rpm과 120으로 교반시켰을 때 모상근의 성장과 astargalosides의 함량이 높게 나타났다. 배양 2주 후 chitosan의 처리는 모상근의 성장에는 크게 영향을 미치지 않았으나, 100 mg/L 처리구에서 대조구의 약 2.1배의 astragalosides 함량 증가를 가져왔다. 이와같은 연구결과는 황기의 대량배양을 통한 saponins 생산 연구에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 본다.

A transgenic hairy root clone AG-04 of Astragalus membranaceus was obtained following co-cultivation of leaf explants with Agrobacterium rhizogenes ATCC15834. This clone was examined for its growth and production of cyclolanostane-type saponins, astragalosides I, II, and III, under various culture conditions. Among the five basal media tested, Shenk and Hildebrandt (SH)(18) medium was best for roots growth and astragalosides production. The maximum root biomass was obtained at inoculum size of 500 mg FRW per flask, initial sucrose concentration of 3%, and shaking speeds of 90 rpm. The astagalosides production was promoted when the hairy root clone AG-04 was cultured at shaking speeds of 120 rpm and light irradiation of 18 h. Astragaloside contents was also stimulated with high initial sucrose concentration ,and the maximum astargalosides contents of 6.21%/g DRW was obtained at initial sucrose concentration of 6%. The addition of chitosan (100 mg/L) to the culture medium was significantly increased astragalosides production. This was 2.1 times higher than that obtained in a control culture without chitosan.

Artemisia princeps var. orientalis의 수용성 추출물이 식품, 화장품, 의약품 등의 항균제로 이용될 수 있는지에 대해 연구 하였다. 순수한 물을 이용한 추출물에서는 항균성을 찾기 힘들었고, 쑥의 줄기와 잎 부분에서 메탄올로 추출한 후 물로 추출한 물이 Staphylococcus aureus에 대해서 항균성을 크게 나타냈으며, 잎이 줄기 부분보다 더 큰 항균성을 나타냄을 확인했다. 항균성을 갖는 물질을 밝혀내기 위해 쑥의 주된 항균 성분이라 알려진 caffeic acid와 비교 실험을 하였다. UV 특성곡선에서 caffeic acid와 유사한 phenolic compound의 profiling은 확인할 수 있었으나 caffeic acid의 disc diffusion method를 이용한 실험에서는 항균능력을 나타내지 않았다. 물질규명을 위해 추출물을 세 부분으로 분획 하였고, 이 중에서 Staphylococcus aureus에 대해 항균성은 UK 2에서 크게 나타났다. 본 연구는 Artemisia princeps var. orientalis의 메탄올 후 물 추출물이 항균제로써의 가능성을 알아봄으로써 식품 또는 화장품의 보존료나 항균제의 이용성이 있음을 충분히 확인하였다.

The importance of natural preservative has increased in recent years. The natural preservatives have been used in the field of foods, cosmetics and pharmacology. In the present work Artemisia sp., well recognized for their effect of antimicrobial activity, were extracted by methanol and water sequentially for selecting only water-soluble compounds that can be used as additives in food and cosmetics. Antimicrobial activities of water extracts from stem and leaf of Artemisia princeps var. orientalis were investigated by the disc diffusion method. Two gram positive bacteria (Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis) and three gram negative bacteria (Escherichia coil, Agrobacterium tumefaciens and Pseudomonas putida) were used for antimicrobial activity studies. The water-soluble compounds from methanol extract showed higher antimicrobial activity than only water extract to these bacteria. Comparative evaluation of water-soluble metabolite profiles with caffeic acid that is known as an antimicrobial compound from Artemisia sp. was performed by high performance liquid chromatography with photo-diode array detection.

혈액 내 순환시 안정성 향상과 면역원성의 감소를 위해, rhIFN-α-2a은 N-terminus의 α-아민기에 mPEG aldehyde를 solid-phase PEGylation 시킨다. CM-Sepharose와 같은 양이온 교환수지가 고체 지지체로 사용되었다. Mono-PEGylate는 양이온 교환 수지에서 unmodified 단백질과 분리되어 용출된다. Sitespecific PEGylation과 mono-PEGylate의 분리가 한 단계의 공정으로 얻어진다는 점은 solid-phase PEGylation의 이점을 뒷받침해준다. 위치 특이성은 peptide digest의 질량 분석과 Edman degradation을 이용한 N-terminal sequencing에 의해 확인하였다. Mono-PEGylate는 항바이러스 활성과 면역원성의 감소를 나타내고, 감소 정도는 결합되는 mPEG의 분자량에 비례한다. Trypsin 저항성과 온도 안정성은 mono-PEGylation에 의해 두드러지게 개선되었다. Solid-phase PEGylation을 통해 종래의 액상 반응에서 나타날 수 있는 재현성 낮은 반응, 부 반응물 생성, 부 반응물 제거 공정 등의 단점을 극복할 수 있었다. 그러나 solid-phase PEGylation의 문제점인 액상 반응에 비교하여 많은 양의 PEG를 사용하여야 한다는 점은 개선되어야 한다.

In 'solid-phase' PEGylation, the conjugation reaction occurs as the proteins are attached to a solid matrix, and thus it can have distinct advantages over the conventional, solution-phase process. We report a case study: rhIFN-α-2a was first adsorbed to cation exchange resin and then N-terminally PEGylated by aldehyde mPEG of 5, 10, and 20 kD through reductive alkylation. After the PEGylation, salt gradient elution efficiently recovered the mono-PEGylate in a purified form from the unwanted species such as unmodified IFN, unreacted PEG, and others. The mono-PEGylation and its purification were integrated in a single chromatographic step. Depending on the molecular weight of the mPEG aldehyde used, the mono-PEGylation yield ranged 50-64%. We could overcome the major problems of random, or uncontrollable, multi-PEGylation and the post-PEGylation purification difficulties associated with the solution-phase process. N-terminal sequencing and MALDI-TOF MS confirmed that a PEG molecule was conjugated only to the N-terminus. Compared with the unmodified IFN, the mono-PEGylate showed the reduced anti-viral activity as measured by the cell proliferation assay. The bioactivity was reduced more as the higher molecular weight PEG was conjugated. Immunoreactivity, evaluated indirectly by antibody binding activity using a surface plasmon resonance biosensor, also decreased. Nevertheless, trypsin resistance as well as thermal stability was considerably improved.

본 연구는 레반과 레반 올리고당, 이눌린과 이눌린 올리고당의 산 및 효소적 안정성을 분석하였다. 네종류의 플락탄을 1.25% 농도로 30oC, 16시간 반응시킨 후 생성된 과당의 양으로 가수분해 정도를 판단하였다. 네 종류의 플락탄은 중성과 알칼리 pH 에서는 비교적 높은 안정성을 보여, pH 14인 조건에서 레반과 이눌린은 2% 이하, 이눌린 올리고당은 10%, 레반 올리고당은 14%가 가수 분해 되었다. pH 5의 조건에서는 거의 분해되지 않았으나, 산성 조건에서는 (pH 1.4) 빠르게 가수분해되어, 이눌린보다 레반이 더 빠르게 가수분해 되었다. 플락탄은 inulinase에 의하여 분해되었으나, invertase에서는 분해정도가 적었다. 이눌린 올리고당은 inulinase와 invertase 모두에서 분해되는 특성을 보였다. 본 연구결과는 플락탄을 이용한 식품가공과 보관 공정에서 플락탄의 분해속도를 예측하는데 도움을 주리라 생각된다.

Acid- and enzymatic hydrolysis properties of two fructans (inulin and levan) and their oligofructoses has been investigated. At pH 1, the initial fructose release rate differs and is rapidly hydrolyzed in the order of levan oligosaccharide and inulin oligosaccharide, levan, inulin. At pH 4.5, 7 and 14, no or little amount of fructose are found from four samples. At the presence of inulinase in the reaction mixture, the fructose is rapidly produced from all samples, whilst invertase treatments show low activities. The results allow the estimation of the fructose release rate in many foodstuff processing conditions.

본 연구는 메타게놈 유전자 특성과 E. coli 에서 정상적으로 발현되는 유전자 특성을 생물정보학 기법으로 비교·분석하고 그 결과를 메타게놈 선별 연구에 활용하고자 하는데 그 목적을 두었다. 이를 위하여 메타게놈 유래의 URF 와 숙주세포로 이용되는 E. coli의 ORF에 대한 염기구조, 발현되는 단백질의 크기 및 분자량, 아미노산의 구성 및 코돈사용은 물론 전사와 번역에 관여하는 프로모터 부위와 리보솜 결합부위의 보존서열 특성을 비교·분석하였다. 메타게놈과 E. coli가 합성하는 단백질의 크기와 분자량은 매우 비슷한 경향을 보였으나, 아미노산의 조성비, G+C 함량 및 코돈사용에서는 매우 다른 경향을 나타내었다. 특히 전사와 번역에 직접적으로 관여하는 프로모터와 RBS 영역에서의 DNA 보존서열이 상당부분 부합되지 않아 E. coli에서 메타게놈의 발현율이 현저히 낮을 것으로 예측할 수 있었다. RBS와 같이 유전자 발현에 필수적인 조절인자가 메타게놈과 E. coli에서 큰 차이를 나타내는 문제점은 메타게놈으로부터 유용한 유전자원을 탐색하는 연구에서 심도있게 개선하여야 할 사항이다. 부분적으로는 라이브러리 구축에 사용되는 벡터 및 숙주의 개량을 통하여 위의 문제를 극복할 수도 있을 것이다.

The exploitation of metagenome, the access to the natural extant of enormous potential resources, is the way for elucidating the functions of organism in environmental communities, for genomic analyses of uncultured microorganism, and also for the recovery of entirely novel natural products from microbial communities. The major breakthrough in metagenomics is opened by the construction of libraries with total DNAs directly isolated from environmental samples and screening of these libraries by activity and sequence-based approaches. Screening with activity-based approach is presumed as a plausible route for finding new catabolic genes under designed conditions without any prior sequence information. The main limitation of these approaches, however, is the very low positive hits in a single round of screening because transcription, translation and appropriate folding are not always possible in E. coli, a typical surrogate host. Thus, to obtain information about these obstacles, we studied the genetic organization of individual URF's (unidentified open reading frame from metagenome sequenced and deposited in GenBank), especially on the expression factors such as codon usage, promoter region and ribosome binding site (rbs), based on DNA sequence analyses using bioinformatics tools. And then we also investigated the above-mentioned properties for 4100 ORFs (Open Reading Frames) of E. coli K-12 generally used as a host cell for the screening of noble genes from metagenome. Finally, we analyzed the differences between the properties of URFs of metagenome and ORFs of E. coli. Information derived from these comparative metagenomic analyses can provide some specific features or environmental blueprint available to screen a novel biocatalyst efficiently.

본 연구에서는 용매증발법을 이용하여 대표적 생리활성 물질인 Vitamin-C의 불안정성을 극복하기 위하여 HP-β-CD와의 포접복합체를 제조하고 수용액상에서의 안정성을 분석하였다. Vitamin-C와 HP-β-CD 간의 몰비를 변화시켜 제조한 포접복합체의 안정성 시험 결과 포접 몰비는 1 : 1로 추정되며, 포접복합체 제조에 사용된 용매의 유전상수가 커질수록 Vitamin-C의 안정성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 3차 증류수를 용매로 하여 제조된 포접복합체의 경우 순수한 Vitamin-C보다 Vitamin-C의 겉보기 1차 분해 속도 상수 값이 감소하는 것을 확인하였는데 이는 결과적으로 Vitamin-C의 안정성이 향상되었음을 의미한다. 따라서 HP-β-CD와의 포접복합체 형성은 Vitamin-C의 안정성을 향상시켜 생체이용률을 향상시킬 수 있음을 확인하였으며 불안정한 여러 생리활성물질에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

Vitamin-C is one of the typical bioactive substances widely used in the cosmetic and pharmaceutical applications. It is well known that the bioavailability of vitamin-C decreases with time because it is spontaneously oxidized in the presence of oxygen. In this study, vitamin-C inclusion complexes were prepared by formulating vitamin-C with 2-hydroxypropyl-β -cyclodextrin (HP-β-CD) to protect vitamin-C from being oxidized. Vitamin-C inclusion complexes were prepared by a solvent evaporation method using a rotary evaporator and various solvents of different dielectric constant such as ethanol, methanol and distilled deionized water to investigate the effect of solvent polarity on the stability of vitamin-C. To estimate the stability of inclusion complexes, samples were stored in a 50 mM phosphate buffer solution of pH 7.0 for 24 hours at 25 ± 0.1℃ and the degradation rate of vitamin-C was calculated using a high performance liquid chromatography. The stability of vitamin-C was observed to improve with the increase of solvent polarity.

본 연구에서는 초임계 ASES 공정을 이용하여 인체내 및 피부에 여러 가지로 유익한 대표적 생리활성물질인 Vitamin-C의 불안정성을 극복하기 위하여 HP-β-CD와의 포접복합체를 제조하여 수용액상에서의 안정성을 분석하였다. X-선 회절을 이용한 Vitamin-C와 HP-β-CD의 결정성 분석으로 초임계 ASES 공정을 통하여 포접복합체가 용이하게 형성될 수 있음을 확인하였다. HP-β-CD가 Vitamin-C의 안정성을 향상시키는 방법으로 이용될 수 있음을 확인하였으며, 25 ± 0.1℃의 온도를 유지한 pH 7.0의 50 mM 인산완충용액 상에서 순수한 Vitamin-C, 물리적인 혼합물 및 용매증발법과 초임계 ASES 공정을 이용하여 제조된 포접복합체의 Vitamin-C 겉보기 1차 분해 속도 상수는 각각 1.45 × 10-2 h-1 , 1.41 × 10-2 h-1, 1.34 × 10-2 h-1, 0.20 × 10-2 h-1로 초임계 ASES 공정으로 제조된 포접복합체의 경우 Vitamin-C의 안정성이 매우 크게 향상되는 것을 확인하였다.

A supercritical fluid process, called aerosol solvent extraction system (ASES), is especially suitable to the pharmaceutical, cosmetic and food industries due to its environmentally-friendly, non-toxic and residual solvent-free properties. In particular, the application of the ASES process to the processing of thermo-labile bioactive compounds has received attention of many scientists and engineers because of its low-temperature operating conditions. Unstable substances such as Vitamin-C and Vitamin-A can be effectively protected from degradation during the preparation process, because the ASES process is free from oxygen and moisture. In this study, Vitamin-C was formulated with 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) for enhancement of Vitamin-C stability and bioavailability using the ASES process. To investigate the influence of the preparation process on the stability of Vitamin-C, Vitamin-C/HP-β-CD inclusion complexes were prepared using both conventional solvent evaporation method and ASES process, and stored in a 50 mM phosphate buffer solution of pH 7.0 at 25℃ for 24 hours. From the experimental results, the stability of the Vitamin-C/HP-β-CD inclusion complex prepared from the ASES process was found to be much higher than that of pure Vitamin-C and the Vitamin-C/HP-β-CD inclusion complex prepared by the solvent evaporation method. The stability of Vitamin-C was observed to increase with the decrease of temperature at a constant pressure or with the increase of pressure at a constant temperature.

제주도 자생식물의 열수 추출물 10종의 항균 효과 및 항산화 효과를 검색하였다. 실험 대상 식물은 생체 채집하여 음건 한 후 열수 추출하여 시료화하여 어류 질병미생물에 대한 항균실험과 각 식물의 열수 추출물의 항산화 효과를 측정 하였다. 항균 실험은 어류 질병미생물로 분류된 그람 음성균 12종과 그람 양성균 1종에 대하여 디스크 확산법으로 측정하였는데 그 결과 두메꿀풀 꽃 추출물에서 가장 강한 항균 효과를 나타내었고 다음으로 풀고사리 잎과 돌잔고사리 잎, 들깨 잎, 들깨 열매 순으로 나타났으며 큰천남성 뿌리나 왕모시풀 잎, 열매에서는 눈에 띄는 항균 효과를 나타내지는 않았다. 그리고 항산화 효과를 측정하기 위해 DPPH radical 소거능과 SOD 유사활성, Hydroxyl radical 소거 활성을 실험하였다. 각 식물의 열수 추출물을 농도별로 희석하여 측정한 결과 농도가 높아질수록 항산화 효과가 증가하는 것을 확인 할 수가 있었으며 2.0% (20 mg/ml)농도에서 두메꿀풀 잎과 열매 그리고 들깨 잎과 열매, 돌잔고사리 잎은 합성 항산화제인 BHT, BHA와 높거나 유사한 항산화 효과를 나타내었다.

In this study, we investigated the biological activity of antioxidant and antibacterial activity of Indigenous Plants, Jeju-Island., which, using water were extracted. The reducing activity on the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical and O2- and ·OH radical scavenging potential, in search for antioxidation activities of Indigenous Plants, were sequentially screened. Among the ten plant parts, Prunella vulgaris var. aleutica Fernald. flower had the highest antioxidative activity. Hot water extracts of ten indigenous plants were screened for antibacterial activity 13 fish pathogenic bacteria by agar diffusion method. Among the various Hot water extracts, the Prunella vulgaris var. aleutica Fernald, Gleichenia japonica Spreng, Microlepia marginata (panzer) Christ., Perilla frutescens var. japonica Hara. showed relatively strong antibacterial activities in the order.