Earticle

현재까지 연구·개발된 바이오칩 및 센서의 경우에는 생체분자 상호작용의 분석을 수행하기 위해서 효소나 형광물질 등과 같은 표지물질을 생체분자에 주입할 필요성이 있었다. 이러한 표지작업은 단백질 등과 같이 고차구조를 형성하는 생체분자에 있어서 그 분자인식능을 저하시키는 문제가 발생하게 된다. 그리고 표지작업은 일련의 조작이 필요하기 때문에 조작의 복잡성을 띄게 되고, 간편성을 저해하는 문제가 발생하게 되며, 분석 결과를 얻기 위해 서는 장시간을 필요로 하게 된다. 또한, 생체분자 상호작용의 분석에 적용되는 측정장치도 대형화하게 되어 온사이트 모니터링에 이용하기 어렵다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 비표지로 생체분자의 상호작용 분석이 가능한 SPR 광학특성, QCM 및 전기화학법 등을 이용한 비표지 바이오칩 및 센서가 개발되었다. 하지만 표지 바이오칩 및 센서와 마찬가지로 장치의 대형화 및 복잡화, 간편성 및 감도 등에 문제가 있었다. 따라서 지금까지 개발되어진 표지 및 비표지 바이오칩의 문제들을 해결하기 위해서 나노구조에서만 발현되는 새로운 광학특성인 LSPR을 기반으로 하는 새로운 형태의 코어-쉘 구조 나노입자 바이오칩이 제작되었다. 코어-쉘 나노입자 바이오칩의 표면에 수직방향으로부터 입사광을 조사하고 바이오칩 표면으로부터 반사된 반사광을 검출기로 검출하여 흡수 스펙트럼을 소형의 분광기로 해석함으로서 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서를 완성하였다. 또한 단백질 항원-항체 반응에 대한 비표지 검출 및 정량특성을 평가한 결과, 감도, 간편성, 유연성, 폭넓은 응용성 등에 양호한 특성을 확인할 수 있었다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 생체분자 상호작용의 분석에 많이 이용되고 있는 단백질, DNA, 세포 등의 생체분자에 유연하게 대처할 수 있을 것으로 생각되어지며, 그 밖에 의료, 식품분석, 환경 및 공정 모니터링 등 분야에 폭넓게 이용될 것으로 기대되고 있다. 또한 본 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 소형으로 저렴한 분광기를 이용하여 측정을 실시하고 있기 때문에 온사이트 모니터링에의 적용도 가능할 것으로 생각된다.

In the past decade, we have observed rapid advances in the development of biochips in many fields including medical and environmental monitoring. Biochip experiments involve immobilizing a ligand on a solid substrate surface, and monitoring its interaction with an analyte in a sample solution. Metal nanoparticles can display extinction bands on their surfaces. These charge density oscillations are simply known as the localized surface plasmon resonance (LSPR). The high sensitivity of LSPR has been utilized to design biochips for the label-free detection of biomolecular interactions with various ligands. LSPR-based optical biochips and biosensors are easy to fabricate, and the apparatus cost for the evaluation of optical characteristics is lower than that for the conventional surface plasmon resonance apparatus. Furthermore, the operation procedure has become more convenient as it does not require labeling procedure. In this paper, we review the recent advances in LSPR research and also describe the LSPR-based optical biosensor constructed with a core-shell dielectric nanoparticle biochip for its application to label-free biomolecular detections such as antigen-antibody interaction.

일반적으로 운동성세균은 영양분에 대하여 유인반응(정주화성)을 보인다는 것은 100여년의 주화성 연구 역사를 통하여 잘 알려져 있다. 그 중에 일부 환경오염물질을 분해 가능한 운동성 세균은 환경오염물질에 까지 유인반응을 보인다. 이 환경오염물질 감지 기능을 잘 활용한다면 ‘환경오염원까지 자발적으로 이동하여 그 화학물질을 분해하는 레이더 탑재형 환경정화세균의 개발이 가능할 것이다. 본 고에서는 지금까지 알려진 환경오염물질감지를 위한 주화성 분자기구를 정리하고 향후 전망을 논하고자 한다.

Chemotaxis is the movement of an organism toward chemical attractant and away from chemical repellents. Several bacteria are known to cometabolically degrade some pollutants and attracted to the pollutants. The chemotactic responses to these compounds influence the efficiency of bioremediation because the first precondition of pollutant degradation is definitely confrontation between microorganisms and pollutants. In this review, we summarize present knowledge of about the chemotactic mechanism to environmental pollutants of Pseudomonas species.

For the biosurfactant production process at first Candida bombicola, Sphingomonas yanoikuyae, Sphingomonas chungbukensis and Myxococcus flavescens were studied. As the most productive microorganisms C. bombicola, S. yanoikuyae and S. chungbukensis were selected. During many petrochemical industrial processes variable volatile organic componds are produced and they can cause an unpleasent and unhealthy atmosphere. Usually the volatile organic compounds are treated with chemical detergents. The chemical detergents cannot be easily degradable and can be accumulated in the nature. In this study we tried to develop a production process for the biosurfactants, which can substitute some chemical detergents in some chemical processes, with microorganisms. At second the treatment of the volatile organic compounds with the biosurfactants were tested and compared with the treatment with chemical detergent. The production productivities of the biosurfactant with microorganisms were compared. The growth patterns and kinetics of the microbial cells and the surface tension values of the biosurfactants were studied. The changes of the surface tension in variable pH conditions and sodium chloride concentrations were also studied. The volatile organic carbons were treated in a small plant scale. As the result of this study, it indicated that the specific growth rate of S. chungbukensis was the fastest by 0.144 (hr-1). For surface tension, C. bombicola (38.1 dyne/cm) had the lowest value, and solubility of the volatile organic carbon was similar in C. bombicola and S. chungbukensis. (Toluene: about 0.1 Unit, Chloroform: about 0.6~0.7 Unit, Benzene : about 0.5~0.8 Unit). The biosurfactant, which were produced by C. bombicola, was selected for the further study for the volatile organic carbon treatment. With the biosurfactans from C. bombicola could remove the volatile organic carbon about 80% and this removal rate can be comparable with chemical detergent.

Saccharomyces cerevisiae의 deletion mutant를 이용하여 ydc1, ypc1, scs7, sur1, csg2, ipt1, lcb4, lcb5, dpl1의 deletion이 세라마이드의 생산에 미치는 영향을 고찰하였다. 세라마이드는 ELSD가 연결된 HPLC를 통하여 분석하였으며 △ydc1 mutant의 세라마이드 생산량이 6 mg ceramide/g cell로 최대량을 나타내었으며 △sur1 mutant, △lcb5 mutant, △dpl1 mutant의 경우 control로 사용한 BY4742와 비슷한 세라마이드 생산량을 나타내었고, 그 외 △ypc1 mutant, △scs7 mutant, △csg2 mutant, △ipt1 mutant, △lcb4 mutant는 BY4742보다 낮은 세라마이드 생산량을 나타내었다.

Ceramide is important not only for the maintenance of the barrier function of the skin but also for the water-binding capacity of the stratum corneum. Though the effectiveness of ceramide is not understood fully, ceramide has become a widely used ingredient in cosmetic and pharmaceutical industries. However, ceramide production from Saccharomyces cerevisiae has not been widely studied and the quantity are very low. Gene deletion in the cell is used frequently to investigate the function of gene and verification research of drug target. Specially, deletion mutant library is useful for a large amount functional analysis of gene. In this study, deletion mutants of genes on the metabolic pathway of ceramide synthesis in S. cerevisiae were grown in a batch culture and the cellular content of ceramide was measured. The ceramide content was highest in Δydc1 mutant and 6 mg ceramide/g cell was obtained.

Aspergillus terreus에 의한 이타콘산 생산 발효공정에서 생산균주의 성장을 어느 정도 제한시킴으로써 배양생리적 특성이 이타콘산 생합성 쪽으로 치우치도록 통계적 방법을 적용하여 itaconic acid의 생산배지 조성을 최적화하는 연구를 수행하였다. 이타콘산은 TCA회로를 거쳐 합성된 cis-aconitic acid의 디카르복실화 반응에 의해 생합성되는 고부가 화학원료물질이다. 우선 One factor at a time (OFAT) 방법을 이용하여 이타콘산의 생산성 증가에 크게 영향을 미치는 중요한 탄소원들로 sucrose, glucose, fructose와 soluble starch를 확인할 수 있었고, 질소원들로는 cottonseed flour와 soybean meal을 찾을 수 있었다. Fractional factorial design을 통하여 이들 6가지 요인들 간의 상호작용의 정도를 확인한 결과 sucrose와 cottonseed flour간의 상호작용의 정도가 가장 컸고, 나머지 요인들 간의 상호작용의 정도는 작거나 혹은 이타콘산 생산에 오히려 부정적인 결과를 나타냈다. 또한 full factorial design (FFD) 실험을 통해 생산배지에 KH2PO4와 MgSO4가 과량 첨가되면 이타콘산의 생산성이 심각하게 저해됨을 알 수 있었다. FFD의 1차모델식을 근간으로 하여 최급상승법 (steepest ascent method, SAM)을 적용하여 sucrose, cottonseed flour, KH2PO4 및 MgSO4의 최적 농도로 향하는 가장 가파른 기울기를 구함으로써, 신속하고 효율적으로 최적 농도지점에 대한 정보를 얻을 수 있었다. SAM이 제시해주는 농도 부근에서 반응표면분석 (response surface method, RSM)을 적용하여 각 배지성분의 농도를 최적화 시키기 위해, 2개의 중요한 요인인 sucrose와 cottonseed flour를 이용하여 중심합성계획 (central composite design, CCD) 실험을 수행하였다. 그 결과 이타콘산의 최적 배지조건은 sucrose 90.4 g/L, cottonseed flour 53.8 g/L인 것으로 관찰되었고, 이 농도에서 이타콘산의 생산성은 초기 사용된 배지에서의 생산성에 비해 약 7배 증가한 4360 mg/l로 나타났다. 이로부터 탄소원 (C)으로 사용한 sucrose와 질소원 (N)으로 사용한 cottonseed flour 간의 C/N 비율이 이타콘산의 생산성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

Statistical optimization of the production medium was carried out in order to find an optimal medium composition in itaconic acid fermentation process. Itaconic acid utilized in the manufacture of various synthetic resins is a dicarboxylic acid biosynthesized by fungal cells of Aspergillus terreus in a branch of the TCA cycle via decarboxylation of cis-aconitate. Through OFAT (one factor at a time) experiments, six components (glucose, fructose, sucrose, soluble starch, soybean meal and cottonseed flour) were found to have significant effects on itaconic production among various carbon- and nitrogen-sources. Hence, using these six factors, interactive effects were investigated via fractional factorial design, showing that the initial concentrations of sucrose and cottonseed flour should be high for enhanced production of itaconic acid. Furthermore, through full factorial design (FFD) experiments, negative effects of KH2PO4 and MgSO4 on itaconic acid biosynthesis were demonstrated, when excess amounts of the each component were initially added. Based on the FFD analysis, further statistical experiments were conducted along the steepest ascent path, followed by response surface method (RSM) in order to obtain optimal concentrations of the constituent nutrients. As a result, optimized concentrations of sucrose and cottonseed flour were found to be 90.4g/L and 53.8g/L respectively, with the corresponding production level of itaconic acid to be 4.36 g/L (about 7 fold higher productivity as compared to the previous production medium). From these experimental results, it was assumed that optimum ratio of the constituent carbon (sucrose) and nitrogen (cottonseed flour) sources was one of the most important factors for the enhanced production of itaconic acid.

식물성 오일은 다양한 생물제품 생산에 적합한 저가의 원료이다. 식물성 오일의 주성분인 oleic acid와 linoleic acid와 같은 불포화 지방산의 함량은 콩기름의 경우 각각 22%와 55%, 옥수수기름의 경우 26%와 60%, 유채기름의 경우 61%와 21%에 달한다. Hydroxy나 keto group으로 치환된 불포화 지방산들은 다른 지방산에 비해 높은 점도와 반응성 등의 특별한 화학적 특성 때문에 가소제, 계면활성제, 윤활유, 세제 등에 사용되는 유용한 산업 화합물이다. 본 연구에서는 Flavobacterium sp. strain DS5 (NRRL B-14859)를 oleic acid로부터 중간생성물로서 10-hydroxystearic acid(10-HSA)를 거쳐 10-ketostearic acid (10-KSA)로의 전환에 이용하였다. 두 개의 생물전환 생성물인 10-KSA와 10-HSA는 GC, GC-MS, 1H-NMR, 13C-NMR을 이용하여 정량 및 정성분석을 수행하였다. 플라스크 배양에서 10-KSA와 10-HSA의 최대 생산량은 각각 3.4 g/L와 0.5 g/L 이었다. 10-KSA 생산을 위한 최적 glucose 농도, yeast extract농도, oleic acid 첨가시간, 첨가부피는 각각 20 g/L 이하, 5 g/L 이상, 접종 후 18 h, 0.3 ml/50 ml 이었다.

Vegetable oils are desirable inexpensive feedstocks for various bioproducts. The content of unsaturated fatty acids such as oleic and linoleic acids are 22% and 55% for soybean oil, 26% and 60% for corn oil, and 61% and 21% for canola oil, respectively. Keto and hydroxy fatty acids are useful industrial chemicals, used in plasticizer, surfactant, lubricant and detergent formulations because of their special chemical properties such as higher viscosity and reactivity compared with other fatty acids. In this study, a microbial isolate, Flavobacterium sp. strain DS5 (NRRL B-14859), was used to convert oleic acid to 10-ketostearic acid (10-KSA) via 10-hydroxystearic acid (10-HSA). Two bioconversion products, 10-KSA and 10-HSA, were quantitatively and qualitatively analyzed using gas chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, and 1H- and 13C-nuclear magnetic resonance. The maximum production of 10-KSA and 10-HSA in flask cultures were 3.4 g/L and 0.5 g/L, respectively. The optimum concentrations of glucose and yeast extract, addition time and volume of oleic acid for 10-KSA production were less than 20 g/L, more than 5 g/L, 18 h and 0.3 ml/50 ml, respectively.

본 연구는 폴리우레탄 입방체 (20 mm W × 20 mm L ×20 mm H)를 담체로 사용하고 자동교반장치가 장착된 pilot-scale의 바이오필터 (1750 mm W × 2750 mm L ×2000 mm H)를 정밀화학공정 현장에 설치하여 30일간 막힘 현상 등 제반 문제없이 성공적으로 가동하였다. 정밀화학공정에서 발생하는 가스에 함유된 ethyl alcohol, ethyl acetate 및 악취의 제거효율이 각각 95%, 95% 및 90%이었다. 반면 dichloromethane은 체류시간이 60초로 길어진 이 후에도 50% 이하에 머물렀다. 전체 데이터 중에서 유입공기내의 VOC 농도가 600 ppm이하인 조건인 경우만 따로 보았을 때 체류시간 36∼60초의 가스공급조건에서 ethyl alcohol은 운전초기부터 91%를 전후한 제거율을 보였고, 체류시간 60초에서는 고농도 유입조건에서도 95%를 상회하는 제거율을 보였다. Ethyl acetate 는 초기에는 제거효율이 낮았으나 체류시간이 60초로 길어졌을 때 95%전후의 높은 제거효율을 나타내었다. 악취 또한 90% 전후한 높은 제거율을 나타내었다. 유입가스의 농도가 심하게 변화하고 순간적으로 고농도 (최고 3500 ppm)로 유입됨에도 불구하고 매우 높은 제거율 (1038 g/m3․h)을 나타냄으로서 본 연구에서 사용한 pilot-scale 바이오 필터의 성능이 우수하다는 것을 입증하였다.

A pilot-plant biofilter (1750 mm W × 2750 mm L × 2000 mm H) packed with polyurethane foam (20 mm W × 20 mm L × 20 mm H) was installed in an fine chemical plant emitting gas streams containing ethyl alcohol, ethyl acetate, and dichloromethane. The biofilter was successfully operated for 30 days under highly fluctuating incoming concentrations (maximum 3500 ppm) at a residence time of 36 and 60 sec. Both ethyl alcohol and ethyl acetate were removed more than 95%, but dichloromethane removal was less than 50%. Malodor was also removed more than 90% from 17 days after start up.

본 연구는 인위적으로 오염시킨 사질토와 미세토를 대상으로 미생물, 영양제 및 계면활성제를 이용하여 성능실험을 수행하여 시간에 따른 TPH와 BTEX의 제거 특성 등에 대해 알아보았다. 수분 함량을 10~20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물 + 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나타내었다. 미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 나타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다. 미세토의 pH는 사질토의 pH 보다 다소 낮거나 유사한 수치를 나타내고 있고, C-0, C-1, C-2의 BTEX 제거율은 14일이 경과한 후 각각 99.8%, 99.4%, 96.0%이며 D-0, D-1, D-2의 제거율은 각각 99.5%, 99.2%, 96.3%로 미생물만 투입한 경우가 가장 높았다.

This study was focused on the investigation of the characteristics of TPH and BTEX removal in oil-contaminated sandy soil and fine soil with injection of microorganisms, nutrients, and surfactants. As the result of the experiments maintained moisture contents by 10～20%, the TPH removal efficiency in oil-contaminated sandy soil was the highest in C-1 (microorganisms+nutrients), and the efficiency in C-2 (microorganisms+nutrients+surfactants) was higher than the efficiency in C-0(microorganisms). In 81 days, TPH removal efficiency in case of C-0, C-1 and C-2 showed 51%, 83%, 63% respectively. The results of D group with fine soil showed similar trends as C group, but the TPH removal efficiency of D group was lower than that of C group. Those of both C and D group were the highest in 1 group (microganisms+nutrients). The pH of fine soil was some lower than that of sandy soil or was similar to sandy soil. In 14 days, BTEX removal efficiency in case of C-0, C-1, C-2, D-0, D-1 and D-2 showed 99.8%, 99.4%, 96.0%, 99.5%, 99.2%, 96.3% respectively. Those of both C and D group were the highest in 0 group (microganisms).

The callus formation from inferior leaf of Aloe saponaria was induced in M & S medium supplemented with 10-30 μM NAA (α-naphthalene acetic acid) and 3-7 μM kinetin under incubation in the dark at 25℃ for 6 weeks. The hot water extract (100℃, 24 hrs) from cultured callus was obtained and the components analysis for the extract were examined to determine the callus can synthesized the bioactive component such as Aloe polysaccharide. The freeze dried extract contained the sugar of 53.2%, protein of 7.3%, ash of 18.5% and water of 21% (w/w). Two fractions (Fr-I and Fr-II) were obtained by Sepharose CL-4B gel permeation chromatography and Fr-I, major fraction was further purified with dialysis. From sugar analysis by TLC and GC, the purified Fr-I fraction consisted of glucose (77.6%), galactose (17.7%), mannose (4.7%, w/w) and uronic acid (trace). The molecular weight of purified Fr-I fraction determined by GPC was about 110 kDa.

본 연구에서 탄소원이 고갈된 후 용존산소농도로 epothilone의 합성을 조절할 수 있음을 증명하였다. 선행연구로써, soluble starch를 탄소원으로 결정하였고, lactose와 yeast extract의 최적농도가 각각 4 g/L, 0 g/L임을 알 수 있었다. 탄소원이 고갈된 환경에서 산소농도가 낮을 경우 균체가 epothilone을 다량으로 합성하였다. 산소 공급을 조절할 수 없는 flask의 경우 배양이 진행되면서 균체농도가 증가하고 자연적으로 산소 농도도 감소하므로 epothilone이 합성되지만, 생물반응기의 경우 탄소원의 고갈 후 산소 농도를 최대한 낮게 유지시키는 것이 epothilone의 생산을 증가시켰다.

The biological production of a potent anticancer agent, epothilone, by Sorangium cellulosum was carried out using flask and fermentor cultures. Soluble starch was selected as the main carbon source and the concentrations of lactose and yeast extract were optimized at 4 and 0 g/L, respectively, when using the flask cultures. In the fermentor cultures, the cells were cultivated at a high DO level of more than 80% of air saturation in the growth stage and then the DO level was controlled at about 50, 20 or 1-2% when the carbon source was exhausted. The epothilone production increased with decreasing DO level after the exhaustion of the carbon source, and the maximum concentration of epothilone was 5.4 mg/L. It was found that the DO level had significant regulation effects on the epothilone production.

본 연구에서는 음식물쓰레기를 당화시키기 위해 섬유소분해효소를 효율적으로 배양하고자 먼저 refill하는 멘델배지의 농도를 0.5%로, 새로운 배지의 주입시간을 12시간으로 결정하였다. Flask 레벨에서는 fill-and-draw 방법으로 12시간 단위로 연속배양한 결과, amylase 활성은 300시간까지 1.0 U/mL 내외로 유지되었으며, FPase 활성은 156시간까지 0.40 U/mL 이상으로 유지되었다. 이때의 효소생산성은 amylase 3.49 U/L․hr, FPase 1.02 U/L․hr 이었다. 10 L에서는 batch, fed-batch, fill-and-draw 방법으로 효소를 생산한 결과 batch에서 가장 높은 효소생산성을 나타내었으며, 그다음은 fed-batch 이었다. Batch에서의 효소생산성은 amylase 42.30 U/L․hr, FPase 5.60 U/L․hr, fed-batch에서는 각각 23.03, 2.76 U/L․hr 이었다. 그리하여 T. inhamatum KSJ1을 이용한 섬유소분해효소의 연속배양에서 10 L 생물반응기에서 fed-batch 방법이 가장 효율적이었다.

For continuous culture of cellulolytic enzymes production to saccharify food wastes, refill concentration of Mandel's medium for continuous culture was 0.5%, and refill intervals were determined to 12 hours by analysis of COD and total nitrogen concentration after 4-days batch culture in flask level. As a result, amylase and FPase productivities were 3.5 and 1.0 U/L․hr, respectively. In 10 L bioreactor, the batch culture mode was compared with fed-batch, fill-and-draw for continuous production of cellulolytic enzyme. Enzyme productivities were most high at batch culture and followed by fed-batch culture. Amylase and FPase activities were 42.3 and 5.6 U/L․hr at batch culture, and 23.0, 2.8 U/L․hr at fed-batch culture, respectively. As a result, in continuous cultivation of cellulolytic enzymes by T. inhamatum KSJ1, the mode of fed-batch was most effective in 10 L bioreactor.

Coenzyme Q10 고역가 변이주인 Agrobacterium tumefaciens KPU-11-03의 다양한 유기 질소원에 대한 coenzyme Q10생산량과 coenzyme Q10의 구성비율 등을 비교한 결과, CSP 첨가 시 coenzyme Q10 생산량은 212.7 mg/l, 구성비율은 94%로 다른 유기질소원에 비해 매우 높게 나타났다. 특히 Bacto tryptone, Bacto peptone, soybean meal, casamino acid 등의 유기 질소원 첨가 시에는 극히 낮은 coenzyme Q10 역가를 나타내어 균체내의 coenzyme Q10의 축적은 유기 질소원의 종류 즉 아미노산의 종류 및 량과 상관성이 있음을 추정할 수 있었다. 또한 무기질소원에 대하여 실험한 결과, (NH4)2SO4 첨가 시에 coenzyme Q10 역가가 약 2배 증가하였고 다른 무기질소원에 사용 시에는 오히려 감소하였다. Coenzyme Q10 역가와 관련된 아미노산을 확인하기 위해 유기질소원으로 Bacto tryptone을 첨가한 배지에 9가지의 아미노산을 첨가하여 실험한 결과, 방향족 아미노산인 tyrosine 첨가 시의 coenzyme Q10 생산량은 99.5 mg/l로 비첨가구보다 약 8.2배 증가하였으나 phenylalanine과 tryptophan등의 다른 방향족 아미노산의 첨가 시에는 coenzyme Q10 생산량이 오히려 감소하는 것으로 나타나 tyrosine의 첨가가 coenzyme Q10 역가에 매우 중요함을 확인하였다.

The effect of inorganic, organic nitrogen sources and amino acids on the coenzyme Q10 production and coenzyme Q10 component ratio was investigated. Among the nine organic nitrogen sources, CSP showed a remarkable enhancing effect on the production of coenzyme Q10. But this enhancement was not observed in medium containing Bacto peptone, tryptone, casamino acid and soybean meal. These differences on the production of coenzyme Q10 may be due to differences in kinds and amounts of component amino acids and peptides in the various organic nitrogen sources tested. In the addition of inorganic nitrogens, only (NH4)2SO4 increase the coenzyme Q10 production by 2.0 times compare to the control group. The addition of L-tyrosine to the medium containing Bacto tryptone, was also determined to be crucial for the coenzyme Q10 production. But phenylalanin and tryptophan, other aromatic amino acids, had no stimulatory effect on the coenzyme Q10 production. These results show that the production and components ratio of coenzyme Q10 was greatly affected by the kinds and the concentration of inorganic, organic nitrogen sources as well as amino acids.

glandular kallikrein에 광범위한 상동성을 가지는 인간전립성 산성 인산 가수분해 효소는, 전립선암의 대표적인 혈청 biomarkers이다. 수지상세포는 유력한 항원 제시 세포이며, 바이러스, 미생물 병원체 및 종양에 대하여 면역계통에서 강력한 T 세포 응답을 유도할 수 있다. 따라서, 종양 특이적인 항원으로 감작된 수지상세포를 이용한 면역요법은 anti-tumor 면역 유도를 위한 강력한 방법중의 하나이다. 크레아젠(주)에서 개발된 CTP (세포막 투과성 펩티드) 기술은 세포 내로의 높은 침투 효율성을 가지며 핵산이나 단백질과 같은 생체 고분자 물질을 접합하여 세포내로 수송할 수 있는 기술이다(36). 하지만 활성형의 인간전립성 산성 인산 가수분해 효소는 세포사멸을 매개할 수 있기 때문에, 본 연구진은 항암 치료용 백신으로의 수지상 세포 감작을 위해 비활성형 형태의 다중체 (multimer) 항원을 개발하였다. 본 연구에서, 수지상 세포의 감작과 활성화에 안전하고 효율적인 다중체 형태 (multimeric form)의 세포막 투과성 펩티드가 융합된 인간 전립성 산성 인산가수분해 효소를 얻기 위한 정제공정을 기법을 개발하였고 젤 여과 크로마토그래피, western blot과 Dynamic Light Scattering을 이용하여 확인하였다. 아울러, 정제된 다중체형태 (multimeric form)의 세포막 투과성 펩티드가 융합된 인간 전립성 산성 인산 가수분해 효소는 수지상 세포의 감작시 세포질 내로 효과적으로 침투되었다. 결과적으로 세포의 사멸의 부작용이 없이 MHC class I 분자를 통해 수지상세포의 표면으로 효과적으로 제시되었다.

Human prostatic acid phosphatase (PAP), with comprehensive homology to glandular kallikrein, are representative serum biomarkers of prostate cancer. Dendritic cell (DC), which is the potent antigen-presenting cells(APC) in the immune system, can induce strong T cell responses against viruses, microbial pathogens, and tumors. Therefore, the immunization using DC loaded with tumor-associated antigens is a powerful method for inducing anti-tumor immunity. The CTP (Cytoplasmic Transduction Peptide) technology developed by Creagene which can transport attached bio-polymers like nucleic acids or proteins into the cell with high permeation efficiency. As the active forms of PAP can mediate apoptotic processing, we used multimer forms of PAP as an inactive form for antigen pulsing of DCs. In this study, multimeric forms of CTP-rhPAP was obtained according to the advanced purification process and subsequently confirmed by gel filtration chromatography, western blot and Dynamic Light Scattering. Therefore, CTP-conjugated PA multimers transduced into the cytoplasm were efficiently presented on the cell surface without any harm effect on cells via MHC class I molecules and result in induction of a large number of effector cell.

Biodiesel (fatty acid alkyl esters), which is produced from sustainable resources such as vegetable oil, animal fat and waste oils, have used to as substitutes for petro-diesel. In this study, we investigate the performance of 30 L and 300 L pilot-scale biodiesel production system using alkali-catalyst transesterification from soybean oil and rapeseed oil produced at Jeju island in Korea. The 30 L-scale biodiesel production was performed to in the condition of reaction temperature 65℃, catalyst amount 1% (w/w) and oil to methanol molar ratio 1：8. At that reaction condition, the fatty acid methyl ester contents of product are above 98% within reaction time 30 min. Also, the conversion yield of over 98% was obtained in 300 L-scale biodiesel production system using rapeseed oil and soybean oil. The quality of biodiesel produced from reaction system was satisfied to recommended quality standard of Korea. Our results may provide useful information with regard to the scale-up of more economic and efficient biodiesel production process.

본 연구에서는 저온에서의 재조합 단백질 생산성 향상을 위하여 저온에서 RNA 샤페론 활성을 지닌다고 알려진 CspA 단백질의 발현이 서로 다른 온도에서 대장균의 성장 및 GFP의 발현 속도에 어떻게 영향을 미치는지를 살펴보았다. 20℃, 25℃, 37℃에서는 세포 성장 및 GFP의 생산이 CspA의 발현에 영향을 받지 않았으나, 15℃에서는 GFP의 총 생산성이 CspA의 동시 발현에 의해 향상되었으며 이는 세포 성장 속도의 향상에 기인함을 확인하였다. 결론적으로 CspA의 발현은 15℃에서 세포 당 재조합 단백질 생산량의 증가에는 영향을 미치지 않으나, 즉 재조합 단백질의 번역 효율에는 큰 영향을 미치지 않으나, 대장균 성장 속도에 영향을 미치며, 이를 통해 재조합 단백질의 총생산량 향상을 유도 할 수 있을 것으로 기대된다.

One of the major drawbacks associated with the high-level expression of the recombinant proteins in Escherichia coli is the formation of insoluble inclusion bodies in the cytoplasm. Production of recombinant protein at reduced temperature has proven effective in improving the solubility of a number of structurally and functionally unrelated proteins, but a major limitation of using low temperatures for recombinant protein production in E. coli is the reduced rate of synthesis of the heterologous protein caused by the significant reduction of cell growth rate. Here we investigated the effect of co-expression of CspA, a cold-shock protein known to be RNA chaperone at low temperature, on the productivity of recombinant protein at various temperatures by using green fluorescence protein (GFP) as a model recombinant protein. We could observe that the co-expression of CspA enhanced the productivity of GFP at 15℃ by accelerating the growth of E. coli at the temperature. On the other hand, the CspA coexpression didn't affect the cell growth rate as well as the specific GFP production rate at other tested temperatures, 20℃, 25℃, and 37℃.

Alcohol oxidation activities and optimization of extraction conditions of Rrhus verniciflua Stokes (RVS) extract were evaluated for the development of a functional biomaterial for improving liver function. When alcohol oxidation activities of RVS was analyzed, the Rrhus verniciflua Stokes bark (RVSB) were higher than the Rrhus verniciflua Stokes heartwood (RVSH). Alcohol oxidation activity value of RVSB increased in a concentrationdependent manner. In the comparative analysis between Hovenia dulcis Thunb (HDT) and Alnus japonica Steud (AJS) which was reported as a alcohol oxidation material, alcohol oxidation activity is much higher than the others. The experimental conditions were optimized for alcohol oxidation-active components production from RVSB. The extraction conditions such as temperature, time, pH and particle size were performed. It was recommended to extract the alcohol oxidation-active components from RVSB by hot water (pH 7.0) at 85℃ for 8 hours.

An optical sensing membrane has been fabricated to measure the concentration of dissolved oxygen(DO) and pH value simultaneously. It has employed HPTS as a pH sensitive dye and a ruthenium(Ⅱ) complex as a DO sensitive dye. The sensing membrane has been applied to wells in a 24-well microtiter plate. Using the 24-well microtiter plate the concentrations of dissolved oxygen and pH values have been on-line monitored during the cultivations of E.coli DH5α, B.cereus 318 and P.pastoris X-33. On-line monitoring of DO and pH in microorganism cultivation processes showed good performance of the sensing membrane containing 5 mM HPTS and 2 or 5 mg/mL Rudpp.