Earticle

형광을 이용한 암 진단을 위해 배양된 정상 폐세포 및 폐암 세포주에 광민감제인 5-ALA를 투여하고 세포 내ㆍ외에서 생성된 protoporphyrin IX (PpIX)의 형광을 측정하여 5-ALA 투여의 최적 농도를 조사하였다. 정상 폐세포주 (Hel299) 및 폐암 세포주 (A549, NCl-H460)에 5-ALA를 0～800 μg/mL 농도별로 투여하여 24시간 동안 배양한 다음 MTT assay로 세포증식 저해율 및 이때 생성되는 PpIX의 양을 형광의 강도로 측정하였다. 그 결과 Hel299 및 A549에서는 5-ALA의 처리농도가 증가할수록 세포 증식의 저해율이 증가하였으나 NCl-H460에서는 세포 증식이 저해되지 않았다. 그리고 폐암세포인 A549와 NCl-H460에 대한 5-ALA의 최적농도는 100 μg/mL이며, 이때의 형광(emission) 스펙트럼은 여기 파장이 410 nm일 때 세포 외에서는 615.8 nm와 660.8 nm, 616.7 nm와 660.2 nm, 세포내에서는 603.2 nm와 661.4 nm, 603.5 nm와 661.4 nm에서 각각 형광 봉우리가 관찰되었다. 또한 PpIX를 형광 강도로 측정하면, PpIX는 정상세포에서는 낮은 농도로 축적이 되는 반면에 암세포에서 높은 농도로 축적되었으며, 세포 외 보다는 세포 내에서 더 높은 농도로 축적됨을 알 수 있었다.

This study investigates the optimal method of administrating 5-aminolevulinic acid (5-ALA) in the context of fluorescence detection by analyzing protoporphyrin IX (PpIX) fluorescence in the cultured normal and cancer cells. 5-ALA was injected as a photosensitizer to the lung cancer cells (A549, NCl-H460) and normal lung cells (Hel299). Hel299, A549, and NCl-H460 cells were incubated with various concentrations of 5-ALA (0~800 μg/mL). The accumulation of PpIX induced by 5-ALA was observed in A549, NCl-H460 and Hel299 cells. The cell viability was estimated by means of the MTT assay. Formation of PpIX was measured by fluorescence spectroscopy. Especially, formation of PpIX in cancer cells was higher than normal cells. This study suggests that the difference of PpIX induced in normal and cancer cells treated with 5-ALA may use by means of fluorescence diagnosis for cancer.

갈파래는 해양성 조류 중 녹조류의 일종으로 해양성 조류의 생리활성물질로 알려진 다당체인 푸코이단을 함유하고 있다. 갈파래로부터 추출된 푸코이단의 간 독성 보호효과를 검토하기 위해서 흰쥐를 사용하여 갈파래 푸코이단 추출물 (ULF)을 14일간 매일 1회 복강 내로 선 투여하고 15일째 되는 날에 CCl4를 후투여한 후에 혈액 및 간 조직에서의 지질의 평가와 효소 활성의 변동을 통해 간 독성의 보호효과를 관찰하였다. GOT의 경우 정상군에 비해 대조군에서 CCl4의 간 장애 유발로 인해 효소 활성이 약 3.3 배 증가하였고 시료군인 ULF군은 대조군과 비교 하였을 때 29.8% 감소하여 갈파래 푸코이단 추출물의 효과를 확인할 수 있었다. 또한 GPT의 경우에도 CCl4를 투여한 대조군이 정상군에 비해 약 3.7배 정도 증가하여 간 장애 유발이 확인되었고 ULF은 대조군에 비해 48.15% 감소하는 것으로 나타나 갈파래 푸코이단 추출물의 효소 활성 감소효과를 확인할 수 있었다. CCl4로 간 손상이 초래된 대조군은 MDA 양이 정상군보다 약 2.97배 증가하는 경향을 나타내었고 ULF군은 대조군에 비해 37.64%의 감소율을 보 여 갈파래 푸코이단 추출물의 지질과산화 감소효과를 확인할 수 있었다. SOD 활성 정도는 대조군의 효소활성이 정상군에 비해서 1.38배 정도로 낮게 나타났고 ULF군은 대조군에 비해 343% 이상의 효과를 나타내었다. 또한 CAT는 대조군이 정상군에 비해 약 1.7배 감소하였으며 ULF군은 대조군 보다 30.2% 높게 나타났다. GPx의 경우 대조군은 정상군에 비해 약 3.5배의 감소율을 보였고 ULF 군은 대조군에 비해서 34.43%의 증가율을 보여 효과가 매우 높음을 알 수 있었다.

The effects of Fucoidan extracted from Ulva lactuca on carbon tetrachloride (CCl4)-induced dysfunction in CCl4-posttreated rats were investigated. Ulva lactuca fucoidan (ULF) of 100 mg/kg concentration was intraperitoneally administered into rats at dose of 1 ml/kg for 14 days. On the day 15, 3.3 ml/kg of CCl4 dissolved in olive oil (1 : 1) was injected 12 hours before anesthetization. We examined the levels of glutamate oxaloacetate transaminase (GOT), glutamate pyruvate transaminase (GPT) in serum of rats, superoxide dismutase (SOD) in mitochondrial fraction and catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), malondialdehyde (MDA) in liver of rats. SOD, CAT, GPx decreased, and GOT, GPT, MDA increased in the CCl4-treated group. But SOD, CAT, GPx increased, and GOP, GPT, MDA decreased in the ULF and CCl4-treated group. These results showed that ULF had the protective effects on the liver dysfunction of CCl4-treated rats.

제주도 자생식물의 80% 메탄올 추출물 10종의 항균 효과 및 항산화 효과를 검색하였다. 실험 대상 식물은 생체 채집하여 음건한 후 세절하여 80% 메탄올로 추출하여 추출된 시료를 10% 농도로 희석한 후 어류 질병미생물에 대한 항균실험을 하였고 80% 메탄올 추출물에 대한 항산화 실험은 각각의 시료를 0.1%, 0.5%, 0.8%, 1.0%, 2.0%로 희석하여 각 식물의 항산화 효과를 측정하였다. 항균 실험은 어류 질병미생물로 분류된 그람 음성균 12종과 그람 양성균 1종에 대하여 디스크 확산법으로 측정하였는데 그 결 과 두메꿀풀 꽃과 잎 추출물에서 가장 강한 항균 효과를 나타내었고 다음으로 풀고사리 잎과 돌잔고사리 잎, 들깨잎, 들깨 열매 순으로 나타났으며 큰천남성 뿌리나 왕모시 풀 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 80% 메탄올 추출물을 농도별로 희석 하여 측정 한 결과 농도가 높아질수록 항산화 효과가 증가하는 것을 확인 할 수가 있었으며 2.0% 농도에서 두메꿀풀 잎과 열매 그리고 들깨 잎과 열매, 돌잔고사리 잎은 합성 항산화제인 BHT, BHA와 활성을 비교하여 보았을 때 BHT, BHA보다 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 methanol 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. 80% Methanol extracts of ten indigenous plants were screened for antibacterial activity 13 fish pathogenic bacteria by agar diffusion method. Among the various 80% Methanol 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.

본 연구에서는 고가의 TreH를 형질전환한 대장균으로부터 생산하고 부분적으로 정제한 후, 에폭시에 고정화하고 트레할로스-FIA 시스템에 이용하였다. 산소 전극을 이용한 트레할로스 검출 방법과 분광학적 방법을 이용한 트레할로스 검출 방법을 비교하고, 공정에서의 온라인 모니터링의 가능성을 검토하였다. 산소 전극을 이용한 분석의 경우 다른 대사 물질로 인한 간섭현상이 상대적으로 적고 검출 가능한 농도가 0.1~1.0 g/L로 많은 량의 트레할로스를 생산 하는 공정을 모니터링할 경우 적합한 시스템임을 알 수 있었다. 반면 분광학적 방법으로 트레할로스를 검출한 실험의 경우 TreH와 GOD/HRP를 고정하여 실험한 경우와 TreH만 고정하고 GOD와 HRP를 직접 주입하는 방식을 비교했을 때 검출 가능한 농도는 0.01~0.2 g/L로 낮은 농도의 트레할로스를 모니터링할 경우에 적합하다. 그러나 ABTS나 GOD, HRP의 주입량 등 경제성과 운전이 편이성 등을 고려할 경우 GOD와 HRP를 직접 주입하는 시스템이 가장 효과적임을 알 수 있었다. 이 시스템을 이용하여 소형 생물반응기 내 트레할로스의 농도를 온라인 모니터링한 결과는 오프라인 값과 매우 잘 일치함을 보였다. 생물공정에서 트레할로스의 온라인 모니터링이 FIA 기술에 의해 가능함을 확인하였다.

Trehalose is non-reducing disaccharide which is found in bacteria, fungi, plants and insects. Trehalose has been determined by several analysis methods. To monitor the concentrations of trehalose in a process, enzymatic methods have more advantage over others, e.g. more specific. In this work, trehalase was immobilized on VA-epoxy polymer and applied to FIA systems. The behaviours of these FIA systems were characterized and used to monitor the trehalose concentrations. Use optical detection technique was chosen for trehalose-FIA system. On-line monitoring data and off-line data were measured HPLC.

본 연구에서는 음식폐기물 효소당화액을 BC생산 배지원으로 이용하여, flask정치배양과 50 L로 규모확대한 공기순 환배양기에서 BC생산성을 검토하고, 생산된 BC의 제반물성을 조사하였다. 전단력을 낮추기 위해 당화액배지에 agar를 첨가하여 10 L, 50 L 공기순환배양기에서 배양한 결과, 50 L 규모로 scale-up한 반응기에서 5.64 g/L로 10 L 공기 순환배양기 (5.84 g/L)에서와 동등한 BC 농도가 얻어져 BC대량생산에 효과적인 배양방법임이 입증되었다. 50 L 규모로 확대된 공기순환배양기를 이용하는 본 배양 방법은 BC의 저비용 대량생산을 위한 효율적인 생산 방법 중 하나가 되리라 사료된다. 또한, 당화액을 배지로 하여 공기순환 방법으로 제조한 BC의 물성을 정치배양 방법으로 제조한 BC의 물성과 비 교 검토한 결과, 공기순환법으로 제조하였을 때 중합도 및 역학적 성질이 약간 저하하였으나 결정성은 비슷하였으며, 배양기 용량의 대소에 따른 물성의 변화는 거의 없었다. 따라서, 본 공기순환배양기를 이용한 BC생산의 scale-up 기술은 BC대량생산의 획기적인 하나의 대안기술이 되리라 사료된다.

The saccharogenic liquid (SFW) obtained by the enzymatic saccharification of food wastes was used as a medium for production of bacterial cellulose (BC). The enzymatic saccharification of food wastes was carried out by the cultivation supernatant of Tricoderma inhamatum KSJ1 culture. Acetobacter xylinum KJ1 was employed for the BC production culture. Under the scaled-up aeration condition of 1.0 vvm, 5.64 g/L of BC was produced in 3 days cultivation in 50 L air circulation bioreactor using SFW medium with addition of 0.4% agar. The productivity was similar to that of 10 L air circulation bioreactor (5.84 g/L). This cultivation method with 50 L air circulation bioreactor decreasing shear stress and increasing oxygen transfer coefficient (kLa) was very useful in BC mass production. The physical properties, such as morphology, molecular weight, crystallinity, and tensile strength of BC produced by the static culture (A), the air circulation culture using 10 L bioreactor (B) and 50 L bioreactor (C) were investigated. The number average molecular weight of BCs produced under the different culture conditions (A-C) showed 2,578,000, 1,975,000, and 1,809,000, respectively. Tensile strength was 1.72 kg/mm2, 1.19 kg/mm2, and 1.18 kg/mm2, respectively. All of the BCs had a form of cellulose I representing pure cellulose. The relative degree of crystallinity showed the range of 86.2~87.8%. BC production by the air circulation culture mode brought more favorable results in terms of the physical properties and its ease of scale-up. Therefore, it is expected that the new BC production method, the air circulation culture using SFW, would contribute greatly to BC-related manufacturing.

본 연구는 당 연구실에서 구축하고 있는 음식물쓰레기 고부가 자원화zero-emission 시스템의 마지막 단계에 해당하는 부분으로써 본 공정의 부산물인 음식물 쓰레기 당화고형분과 박테리아 셀룰로오스배양 후의 여액을 기질 원으로 하여 2상 UASB 반응기를 이용하여 혐기성 소화를 수행하였다. 산 반응조와 메탄 반응조는 각각 35, 40℃에서 운전하였고 두 반응조의 유기물 부하율은 각각 3 g-VS/L․day, 25,000 mg/L로 유지하였다. 공정부산물의 최적 소화조건을 찾기 위하여 F.W +B.C.R, B.C.R, B.C.R + S.S 순으로 단계적으로 주입, 운전한 결과, 최종 메탄 발효액의 pH는 각각 7.13, 7.17, 7.22이었고 COD 제거율은 각각 88, 90, 91%이었으며 메탄 생성율은 각각 0.26, 0.34, 0.32 m3-CH4/kg-CODremoved이었다. 세번째 단계인 B.C.R + S.S를 기질로 사용한 경우가 음식물 쓰레기만 사용한 경우보다 전환효율이 높았다. 이는 음식물 쓰레기를 바로 혐기성 소화하는 것보다 음식물 쓰레기로부터 고부가가치를 창출하고 그 잔액으로 혐기성 소화를 거치는 방법이 보다 경제적이고 유익함을 알 수 있다. 따라서 당 실험실에서 구축하고 있는 음식물 쓰레기 고부가 자원화 zero-emission 시스템은 음식물 쓰레기에 포함된 에너지를 최대한 회수하고 고부가가치를 창출함에 있어서 가장 이상적인 방법이라고 사료된다.

This study was performed to examine the availability of anaerobic digestion of the remainders caused by bacterial cellulose production process using food wastes. They maybe to be considered as others second pollution sources. Thus, this study was targeted to minimize content of organic material and to obtain more energy in those remnants using two-phase UASB reactor. The working volume of first hydrolysis fermentor was 35 L (total 55 L) and the second methane fermentor was 40 L (total 50 L). The organic loading rate of hydrolysis fermentor was 3 g-VS/L․day and 25,000 ppm of CODcr for methane fermentor. The hydraulic retention time was 18 days for hydrolysis reactor and 33 days for methane reactor. The hydrolysis reactor and methane reactor were performed at 35, 40℃ respectively. For the efficient stable performance, the composition of organic wastes at each stage was as follow; Food waste with bacterial culture remnants (1 : 1), bacterial cellulose remnants, bacterial cellulose culture remnants with food wastes saccharified solids (1 : 1). When the anaerobic digestion was performed stably at each stage, the COD removal efficiency was 88, 90, 91% respectively. At this time, methane production rate was 0.26, 0.34, 0.32 m3 CH4/kg-CODremove. As well as the values of anaerobic digestion at third stage were more higher than values of anaerobic digestion using food wastes. It is clearly to say that the food wastes zero-emission system constructed in our lab is more efficient way to treat and reclaim food wastes.

제올라이트로 충진된 수직 흐름 갈대 여과상에 인공하수를 주입하면서 처리효율을 조사하였다. 여과상 표면적 ㎡당 1일 314 L의 인공하수가 6시간마다 10분 동안 간헐적으로 주입되었다. 처리수의 pH는 원수보다 감소하였으며, 용존산소 농도는 원수보다 증가하였다. 수직 흐름 여과상에서 각 항목별 연중 평균 처리효율은 SS 89.9%, CODCr 86.1%, CODMn 81.2%, BOD 93.3%, T-N 34.0%, NH4 +-N, 97.3%,T-P 34.6%이었다. 처리수 중 T-N의 대부분은 NO3--N이었으며 NO2--N의 농도는 0.10 ㎎/L 이하이었다. 처리효율의 계절적 차이는 없었다. 수직 흐름 칼럼실험에서 여재인 제올라이트에 흡착된 인의 형태별 함량은 모든 깊이에서 Ca-P 〉Fe-P 〉환원가용성 Fe-P 〉Occluded p 〉Saloid P 〉Al-P 순이었다. 여과상 깊이별 Al-P를 제외한 모든 종류의 인화합물의 함량은 위층일수록 높았으며, 함량 비율은 깊이가 깊을수록 높아지는 경향이었다. 유기물 함량도 상층 (0~5 ㎝ 깊이)에 가장 높았으며, 그 이하의 깊 이에서는 별 변화가 없었다. 가동기간이 경과할수록 모든 깊이에서 유기물 함량이 증가하였다.

A sewage was treated using a vertical flow zeolite-filled reed bed. The sewage from the student dormitory of Changwon National University was fed into the reed bed for 10 minutes every 6 hours at the hydraulic load of 314 L/㎡․day. The filtering height of the reed bed was 100 ㎝ and the zeolite mixture was filled in the reed bed. The mixture consisted of the same volume of two types of zeolite ; 0.5~1 ㎜ and 1~3 ㎜ in diameter. Annual average removal efficiency was SS 89.9%, CODCr 86.1%, CODMn 81.2%, T-N 34.0%, NH4 +-N 97.3% and T-P 34.6%. T-N of effluent was mostly NO3--N and the concentration of NO2--N in effluent was lower than 0.1 mg/L. All removal efficiencies did not show a remarkable seasonal change. The ranking of phosphorous fractions fixed to the zeolite in column test was Ca-P 〉Fe-P 〉reductant soluble Fe-P〉occluded P 〉saloid P 〉Al-P at all depths of the filter. All phosphorous fractions except for Al-P reduced at deeper filter layer, while their content ratios increased at deeper filter layer. Organic matter content was the highest at the highest layer(0~5 ㎝ from the top of the filter) and only small differences were observed at the deeper filter layer than 5 ㎝ from the top. Organic matter content increased at all depths of the filter with the operating time.

본 연구에서는 FSH를 생산하도록 유전자 조작된 CHO 세포의 저온배양이 세포성장과 FSH의 생산에 미치는 영향을 알아보았다. 28°C에서 배양하였을 때 세포의 성장은 억제되었으나 37°C에서의 배양에 비하여 세포생존율이 더 오랫동안 높게 유지되었고 최대 FSH의 양도 14배 증가하였다. 28°C에서의 회분식 배양의 경우 배지에 15 mM의 GB를 첨가하였을 때 최대세포농도와 FSH 양은 GB를 첨가하지 않았을 때에 비하여 각각 11%, 17% 증가하였다. 28°C에서의 유사배지 교환식 배양의 경우 15 mM의 GB를 포함하는 배지를 교환하였을 때 세포생존율이 GB를 포함하지 않는 배지를 교환하였을 때에 비하여 더 높게 오랫동안 유지되어 최종적으로 배양기간을 4일간 더 연장할 수 있었다. 이러한 배양기간의 연장으로 인하여 15 mM의 GB를 포함하는 배지를 교환하는 유사배지 교환식 배양에서 총 2,058 μg의 FSH를 얻었고 이는 GB를 포함하지 않는 배지를 교환하는 유사배지 교환식 배양에 비하여 1.4배 증가한 것이다. 본 연구를 통하여 저온배양에 있어서 배지에 GB를 첨가함으로써 CHO 세포에서의 재조합단백질 생산 을 증대시킬 수 있다는 것을 알았다.

Suspension culture of recombinant Chinese hamster ovary (CHO) cells producing follicle-stimulating hormone was performed to investigate the effect of glycine betaine on cell growth and FSH production at low culture temperature. At 28°C, cell growth was suppressed, but cell viability remained high for a longer culture period. When the culture temperature was lowered from 37°C to 28°C, more than 14-fold increase in the maximum FSH titer was achieved. In batch culture at 28°C, the use of 15 mM glycine betaine (GB) to culture medium resulted in the enhancement of maximum cell density and FSH titer by 11% and 17%, respectively, compared to the culture without GB. In pseudo-perfusion culture at 28°C with the exchange of fresh medium containing 15 mM GB, a final FSH of 2,058 μg which is approximately 1.4-fold higher as compared to the culture without GB was obtained. This enhanced FSH production with 15 mM GB was not just because of enhanced specific FSH productivity (qFSH), but mainly because of the extended culture longevity. Taken together, this result demonstrates that the application of GB at low culture temperature is feasible to enhance the production of recombinant proteins in rCHO cells.

제주도 토양 샘플에서 분리한 amylase 생산균 15번 균주는 100 mL flask level와 10 L 생물반응기에서 T.inhamatum KSJ1의 FPase, amylase 효소활성과 거의 비슷하였으며, flask level에서 두 균주의 xylanase, avicelase, CMCase, Gluco-amylase, β-amylase의 효소활성 및 음식물쓰레기의 당화능력도 모두 거의 비슷하였다. 두 균주를 YMEA 고체배지와 광학현미경으로 그 형태학적 특징을 관찰한 결과 T. inhamatum KSJ1이 녹색빛을 띠는 것과는 달리 amylase 생산균 15번 균주는 황색빛을 띠는 사상균으로 확인되었으며, 두 균주는 동일한 균은 아니지만 동일한 속으로 사료된다.

In this study, an amylase-producing fungus, strain 15 was isolated from soil in order to saccharify food wastes with cellulolytic and amylolytic enzymes. The amylase production cultures were performed in Mandel's medium with 1% rice straw and 1% paper wastes as carbon sources. The strain produced various cellulolytic (FPase 0.25, xylanase 20.09, CMCase 3.15 U/mL-supernatant) and amylolytic (α-amylase 1.20, gluco-amylase 0.70, β-amylase 2.40 U/mL-supernatant) enzymes in Mandel's medium. In 10 L jar fermenter, maximum amylase and FPase activities, 3.25 and 0.23 U/mL, were obtained when the culture was grown at 30℃, 200 rpm and 0.6 vvm for 3 days. In 100 mL flask level and 10 L jar fermenter, amylase produced by the strain 15 showed similar cellulolytic and amylolytic enzyme activities with Trichoderma inhamatum KSJ1 isolated from rotten woods by previous researcher. The ability of saccharification to food wastes also showed similar degree. However, the isolate 15 appeared to be yellowish in YMEA plate comparing to Trichoderma inhamatum KSJ1 in greenish.

RP-HPLC에서 주요 변수인 이동상의 조성과 컬럼의 종류를 변화시켜 난백 단백질을 실험하였다. C4, C8 C18 컬럼을 비교 실험하여 C18 컬럼에서 가장 많은 피크를 보여 C18 컬럼을 선택하였다. 등용매 용리에서 ACN : water의 조성이 50 : 50에서 가장 많은 피크를 보여 이 결과를 토대로 기울기 용리를 하여 실험하였다. 기울기 용리에서 얻어진 4가지 피크를 확인하기 위하여 단일성분인 lysozyme와 ovalbumin의 체류시간을 측정하여 확인하였고 논문을 통해 2가지 피크를 예측할 수 있었다.

Since egg white contains various protein, it is important to research the protein distribution of egg white. Specially, lysozyme and ovalbumin important proteins, are used in medicine and food industry. Reversed phase high performance liquid chromatography has been used for separation of egg white, and column of RP-HPLC is available in variety. We have used C4, C8 and C18 columns to obtain chromatograms by varying carbon chain length of stationary phase. Long carbon chain length of stationary phase has good separation of egg white. Also, we have changed the composition of mobile phase (acetonitrile, water, and trifluoroacetic acid) to find optimum chromatograms. Acetonitrile and water composition of 50 : 50 show many peaks from egg white. Isocartic and gradient elution in RP-HPLC were used to compare the chromatography of egg white.