Earticle

대사체학은 동ㆍ식물, 미생물뿐만 아니라 식품, 농업, 의약품에 이르기까지 다양한 분야에서 적용될 수 있으며, 최근 미래를 선도할 학문으로서 주목 받고 있는 분야이다. 하지만 우리나라의 대사체학 연구는 아직 기초적 단계이며, 대사체학에 대한 인식도 부족한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 대사체 연구 방법에 대해서 간단히 소개하였고, 국내ㆍ외 대사체학 연구현황, 대사체 연구의 필요성과 활용방안, 대사체 연구 수행 활성화를 위한 전략들을 소개하였다. 대사체학은 활용 범위가 매우 넓은 것이 특징인데, 예를 들어 functional genomics, 생물의 계통 분류, 생물의 대사경로 규명, 생물을 이용한 유용물질 생산, 신약 및 신소재 개발, biomarker의 개발, 식품 및 천연물 제제의 품질관리, 그리고 환경 및 독성 모니터링 등에 활용될 수 있다. 그러나 국내 대사체학 연구는 초기단계에 머물러 있는 실정이므로 국내 대사체 연구의 발전을 위해서는 연구 주체간의 협력, 해외 선진 기술 습득, 연구 개발투자, 대사체 분석 전문가 육성, metabolome database 구축 등이 필요하다. 대사체학 연구에 대한 이러한 지원이 이뤄진다면, 대사체학 분야에 있어서 국내수준과 세계수준의 격차는 줄어들 것이다. 또한 결과적으로 대사체학 연구의 발전은 한국 생명공학 분야 (BT)의 발전에도 크게 이바지할 것으로 사료된다.

As one of the new areas of ‘omics’ technology, there is increasing interest in metabolomics, which involves the analysis of low-molecular-weight compounds in cells, tissues, and biofluids, and considers interactions within various organisms and reactions of external chemicals with those organisms. However, metabolomics research is still at a fundamental stage in Korea. Therefore, the purpose of this study was to establish a strategic long-term plan to revitalize the national metabolomics approach and obtain the elementary data necessary to determine a policy for effectively supporting metabolomics research. These investigations clarified the state of metabolomics study both in Korea and internationally, from which we attempted to find the potentiality and fields where a metabolomics approach would be applicable, such as in medical science. We also discuss strategies for developing metabolomics research. This study revealed that promoting metabolomics in Korea requires cooperation with metabolomics researchers, acquisition of advanced technology, capital investment in metabolomics approach, establishment of metabolome database, and education of metabolome analysis experts. This would reduce the gap between the national and international levels of metabolomics research, with the resulting developments in metabolomics having the potential to greatly contribute to promoting biotechnology in Korea.

선별한 신생혈관형성억제제는 EGCG보다도 제어 효과가 나은 천연산물들 중에서 전호, 파고지, 희첨 및 산수유를 중심으로 그 기전을 밝히고자 하였다 . 세포독성은 전호는 0.3 ppm에서 약간의 독성을 나타내었고, 파고지는 10 ppm까지는 독성을 나타내지 않았으며, 희첨 및 산수유는 25 ppm까지 독성을 나타내지 않았다. 세포부착억제작용은 신생혈관의 형성에 중요한 역할을 하기 때문에 cell adhesion 분자인 VCAM-1, ICAM-1 및 E-selectin들에 대하여 세포부착억제 작용의 정도를 ELISA법으로 살펴보았다. VCAM-1에 대한 천연산물의 작용은 전호 (0.2 ppm, 125%)>파고지 (0.5 ppm, 100%)>희첨 (5.0 ppm, 114%)> 산수유 (5.0 ppm, 111.8%)의 순으로 저해의 강도가 높으며, ICAM-1은 전호 (0.25 ppm, 130%)>파고지 (0.5 ppm, 100%)>희첨 (5.0 ppm, 138%)> 산수유 (5.0 ppm, 66.7%)의 순으로 저해되는 것으로 나타났고, 그리고 E-Selectin은 전호 (0.25 ppm, 100%)> 파고지 (1.0 ppm, 128%)>희첨 (5.0 ppm, 120%)>산수유 (5.0 ppm, 100.7%)의 순으로 저해되는 것으로 나타났다. Western blot으로부터, 전호 추출물은 VE-cadherin과 β-catenin의 신호전달을 억제하였으며, 그 하위 신호 전달분자인 Akt도 억제하는 것으로 나타났고, 파고지는 β-catenin의 신호는 억제하지 않는 것으로 보이나, 그 하위그룹의 Akt의 신호전달을 억제하는 것으로 나타났다. 그리고, 희첨은 VE-Cadherin과 하위 그룹의 Akt를 농도의 증가에 따라 확실한 제어를 보이고 있음을 알 수 있었고, 산수유는 하위그룹의 Akt의 신호전달을 억제하는 것으로 나타났다. 4종류의 선택된 천연산물은 세포표면의 신호전달분자 그리고 그 하위 그룹의 Akt를 억제함으로 써 NF-kB의 활성을 차단함으로써 신생혈관의 형성을 억제하는 것으로 판단된다. 따라서 4종류의 천연산물 전호, 파고지, 희첨 및 산수유는 전반적으로 낮은 농도에서 세포부착인자의 발현을 억제하였고, 신호전달 분자들을 억제함으로써 신생혈관 형성억제에 따른 항비만제제로서 충분한 가능성을 보였다.

Anti-angiogenic mechanism was examined for anti-obesity agents with the extract of P.radix, P.semen, S.hebra and C.furctus through anti-cell adhesion effect and western blot. Cell adhesion molecules, VCAM-1 was supressed with the order of P.radix (0.2 ppm, 125%) > P.semen (0.5 ppm, 100%) > S.hebra (5.0 ppm, 114%) > C. furctus (5.0 ppm, 111.8%), ICAM-1 was inhibited by P.radix (0.25 ppm, 130%) > P.semen (0.5 ppm, 100%) > S.hebra (5.0 ppm, 138%) > C. furctus (5.0 ppm, 66.7%), E-Selectin was also supressed P.radix (0.25 ppm, 100%) > P.semen (1.0 ppm, 128%) > S.hebra (5.0 ppm, 120%) > C. furctus (5.0 ppm, 100.7%). And signal molecules, VE-cadherin was supressed by P.radix and S.hebra, β-catenin was inhibited by P.radix, and Akt was supressed all these 4 kinds of natural products. These P.radix, P.semen, S.hebra and C.furctus were showed the possibility of anti-obesity agents based on anti-angiogenesis.

본 연구에서는 일정기간 스트레스를 받을 때 흰목이버섯 추출물 식이가 스트레스로 인한 생체내의 산화적 손상지표 변화를 보아 사람의 나이 20대에 받은 스트레스가 노년기인 60대 이상에 접어들었을 때에 혈청과 간의 대사산물 변화에 있어 식품 재료로써 흰목이버섯 추출물의 장단기적 보호 효과와 식이의 안정성을 살펴보았다. ICR 마우스를 사람의 나이 20대에 해당되는 5개월까지 사육한 후, 8주간의 스트레스를 가하고 사람의 나이 노년기에 해당되는 18개월 될 때까지 사육하여 스트레스로 인한 생체 내의 산화적 손상지표로 혈청과 간의 대사산물의 변화를 조사하였다. 그 결과, 스트레스는 장·단기적으로 모두 혈청의 TG, AST 함량을 증가시키고, HDLcholesterol 함량을 저하시키는 것에 반해, 여기에 흰목이버섯 추출물의 투여는 스트레스를 받은 쥐에서 혈청 TG, LDL-cholesterol과 AST의 함량을 감소시키고, HDLcholesterol의 함량을 증가시키는 효과를 보여주었다. 스트레스는 간조직의 TAS 함량, SOD활성 감소와 MDA 함량 증가를 야기시켰으며, 스트레스 시 흰목이버섯 추출물의 투여 쥐는 TAS 함량, SOD활성을 증진시키고, MDA의 함량을 저하시키는데 긍정적 영향을 주었다. 따라서 젊었을 때 한때 받은 스트레스는 노년기의 TG, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, AST, TAS, SOD 그리고 MDA의 수치 모두에 있어서 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 7개월과 18개월 그룹의 흰목이버섯 추출물 식이군이 대조군에 대해 MDA의 유의적 감소와 AST의 유의적 차이가 없음은 흰목이버섯 추출물이 장단기적으로 독성을 나타내지 않는 안전한 천연제제물로 사용할 수 있으리라 사료된다. 이러한 결과를 통해서 한때 어느 기간 받은 스트레스는 시간이 지난 노년기까지 혈청과 간조직에 부정적 영향을 주므로, 천연제제로써 흰목이버섯 추출물을 식용하면 어느 정도 장단기적 보호 효과를 얻을 수 있을 것으로 보인다. 또한 안전한 식품이므로 흰목이버섯 추출물의 식이는 과도한 스트레스에 노출되어 있는 현대인들을 위해 매우 유용할 것이며 장복하므로 노후 질병의 예방에도 많은 도움이 될 것으로 생각된다.

The objective of this study was to evaluate the protective effect of aqueous extracts from Tremella fuciformis Berk(Tf AE) against stress during long-term and short-term in ICR mice. All the animals were randomly divided into two groups which had been bred for 5 months that were treated by immobilization stress for 8 weeks (total 7 months breeding, equivalent to human beings aged 20) with or without Tf AE, and one out of two groups was continuously bred until they become 18 months old (equivalent to human beings aged 60) without Tf AE. Afterwards, the changes of serum and hepatic metabolites were investigated on the basis of the index of stress-related in vivo oxidative damage. As a result, it was found that stress increases serum triglyceride (TG) and aspartate aminotransferase (AST) and decreases serum HDL-cholesterol in the long-term (total 18 months breeding) and short-term (total 7 months breeding). In addition, stress concerned the decrease of total antioxidant status (TAS) and superoxide dismutase (SOD) as well as the increase of malondialdehyde (MDA) in liver. On the other hand, Tf AE-fed groups reversed all these biochemical indices. These results suggest that stress in one's youth causes negative results in TG, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, AST, TAS, SOD and MDA measured in one's senescent. The administration of Tf AE in the stressed mice decreases serum TG and AST that are increased by stress, and exerts influence on the increase of serum HDL-cholesterol. Also Tf AE recovered the values of liver TAS, SOD and MDA in the stressed mice. In conclusion, Tf AE represented protective effect in the stressed mice to some degree.

The microbial biosurfactants can be substituted to the chemical detergents in some industrial processes. In this study we developed a biotechnological processes for the biosurfactants with microorganisms. The biosurfactants have a lot of advantages in comparision with the chemical surfactants. They are proenvironmental even during and after industrial use. But there are not so many kinds of biosurfactants. The production cost and the end price is much higher than the chemical surfactants. But nowdays there are many kinds of microorganisms, which can produce the surfactants in large quantity and fast. We tried to develop a production process for the large scale with some microorganisms. At first Candida bombicola KCTC 7145, Sphingomonas chungbukensis KCTC 2955 and Sphingomonas yanoikuyae KCTC 2818 are cultivated and studied. For the large scale production process we used molasses as a complex medium and tried to optimize the process. Molasses contains 17 to 25% of water, 45 to 50% of sugar and 25% of carbohydrate, it can be fully used as a substrate. The microorganisms have been cultivated in the diluted media with molasses 2, 5, 8 and 10%, respectively, The optimal conditions for the cultivation and the production process have been studied. For the study the optical density, glucose concentration and the surface tension were measured. Candida bombicola KCTC 7145 and the 5% molasses media was selected as an optimal condition for the production process of a biosurfactant. During cultivation of Candida bombicola KCTC 7145 in the 5% molasses medium kerosene and corn oil were added for promoting the biosurfactants.

김치유래 유산균 단호박 발효음료의 개발을 위해 김치에서 유산균 19종을 분리하였다. 이후 진행된 인공 위액 및 인공 담즙산 실험에서 살아남은 유산균 1종을 선별하였고 이를 C332라 명명하였다. 이 C332는 앞으로 진행되는 모든 실험에서 종균으로 사용하였다. C332는 인공 위액에서 1.66 × 105 CFU/㎖, 담즙산에서 1.49 × 106 CFU/㎖만큼의 생균수를 측정하였다. C332를 단호박 배지에서 호기적과 혐기적으로 배양한 결과 광밀도, pH에서 큰 차이를 발견하지 못하여 통성혐기성 미생물임을 확인하였고, E.coli에 대한 항균활성 측정결과 14 mm의 클리어존이 생겨나 E.coli에 대한 항균활성을 확인하였다. 발효가 끝난 단호박 배지는 pH가 3.8까지 떨어졌으며, 산도는 1.41%이다. 16s rRNA full sequencing을 통해 C332는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 이후 관능검사를 통해 발효 시간별, 농도별로 발효음료가 유의수준 5%로 유의성이 있음을 검증하였다. 저장성평가를 통해 12일간의 저장기간 중 약간의 산도증가 경향과, 약간의 pH 저하경향을 확인하였고, 우리나라 호상요구르트의 유산균 기준치 (1.0 × 108 CFU/㎖)를 상회하는 생균수 (발효 후 경과 12일 1.15 × 108 CFU/㎖)를 확인하여 저장성이 우수한 것으로 나타났다.

19 strains, which could be identified as Lactobacillus sp. were isolated. The Cucurbita maxima has been known as a traditional healthy food and variable positive effects on the human body were already reported. In this study we tried to develop a production process for a healthy fermented drink with Cucurbita maxima and strains originated from Kimchi. Many kinds of lacctobacci species existed in the fermented food cannot survive in the acidic conditions in the stomach. So we tried to search and select a strain, which can arrive to the small intestine. A species of a Lactobacillus named as C332 was identifed as Lactobacillus plantarum and selected for the fermentation process. With the treatment with artificial gastric juice and artificial bile the survival rate of the cells could be calculated. The physiological characteristics at the variable conditions have been tested. After fermentation process the sensoric tests on the product with panels were tried. The most of the cells could survive in the acidic conditions and falcultive anaerobe. Especially some antibacterial effects aganinst E.coli were also found. With all kinds of the results from our research the fermented Cucurbita maxima drink can be a successful item in the market.

과메기를 표준화하는 일환으로 감압건조기 (vacuum drying)를 사용하여 CA (chitosan-ascorbate)로 표면을 coating한 것과 시중에서 판매되고 있는 일반 과메기와 미생물오염도를 비교분석 하였다. Total aerobacter에서 SCA (CA 처리한 꽁치 과메기)는 1.41, SGRW (ginseng steamed red, wine으로 처리한 꽁치 과메기)에서 1.63, SNT (CA 비처리한 시중판매 과메기) 에서는 1.9 log cycle 오염된 것을 비교하면 SCA가 0.22-0.49 log cycle 항균효과를 보인다. HCA (CA 처리한 청어과메기)에서는 2.27, HDW (심층수로 처리한 청어과메기) 2.32, HNT (비처리한 청어과메기) 2.72로서 오염도를 비교하면 HCA는 0.05-0.45 log cycle을 억제시켰다. GCA (CA 처리한 전어과메기)에서는 0.95, GDW (심층수로 처리한 전어과메기)와 GNT (비처리한 전어과메기)가 1.4의 수치를 나타내어서, GCA는 비처리한 GNT와 비교할 때 0.45 log cycle을 저해시켰다. Coliform과 E. coli에서는 오염미생물이 검출되지 않았다. S. aureus는 SCA에서 0.47, SGRW 1.15, SNT 1.27로 조사되어 미생물 오염도를 비교하면 SCA는 0.68-0.8 log cycle의 오염미생물을 억제시킨다. HCA는 1.15, HDW 1.11, HNT 1.36과 비교하면 HCA는 오염미생물 0.21 log cycle을 저해시켰다. GCA는 0.47, GDW와 GNT가 1.08과 1.34로 검출되었다. 즉 GCA에서는 오염된 미생물 0.26-0.61 log cycle 오염미생물을 억제시킨다. 수분함량 측정의 결과는 GDW 29%, HCA 31%, HNT 32%로 조사되어서 적당한 수분함량을 보유하고 있으나, SGW, GCA, HDW, SCA는 7-15%가 부족하며, SNT 와 GNT는 과메기 표준수분함량 (30%)보다 10%가 더 많아서 미생물의 오염과 과산화물 증가및 산패를 더 빨리 초래 한다. CA를 첨가하였을 때 과산화물은 SCA 41, HCA 45, GCA 49 meq로 조사되었으며, 항균성을 첨가하지 않은 시중과메기 (SNT, HNT, GNT)와 비교할 때 과산화물이 12 meq 더 낮게 조사되었다. SEM 관찰에서는 SCA, HCA가 조직표면이 선명하고 과산화물이 낮게 검출되었으며, 반면 항균성을 처리하지 않은 SGRW, HDW는 과산화물이 많으며 조직표면이 불투명하였다. 관능평가에서는 SCA, SGW 등의 순으로 꽁치과메기 선호도가 가장 높았으며, 다음으로 청어, 전어 과메기 순으로 조사되었다.

We examined saury, herring, gizzard shad kwamaegi to measure of microbic contamination rate of kwamegi that are sold in the market now. In the total bacteria, staphylococcus, peroxide value, and microorganisms is inhibited that from sample that we treated a substance with chitosan-ascorbate (CA) and other orders deep water (DW), ginseng steamed red and wine (GRW), NT (not treated). When we compared between SGRW and SNT, SCA show us more inhibition effect 0.22-0.49 log cycle in the total aerobacter. When we compared between HDW and HNT, HCA restraint 0.05-0.45log cycle, and when we compared between GDW and GNT, GCA inhibited 0.45 log cycle. In the coliform and E. coli, growths of microorganisms were inhibited followed order by treatment of CA, NT, and DW. GDW, HCA and HNT checked enough amount of water from the moisture measurement; but SGW, GCA, HEW and SCA showed 7-15% lack of moisture, and SNT and GNT have 10% more moisture. Peroxide value is changed to 41-51meq/kg when we did treat CA in there and a side that didn't add antimicrobial expressed the result numerically that 56-58meq/kg. In the sensory evaluation, customer gave preference to followed by Saury kwamaegi, herring, and gizzard shad kwamaegi. We have a point of view when kwamaeki manufactured if we add natural antibiotic and it uses to vacuum drying, we would inhibited of multiplication of microorganism, and of peroxides.

본 연구는 Asp. terreus ATCC 20542 변이주로부터 lovastatin 생합성 유전자 중 polyketide 생합성 유전자 등을 이용한 PCR법으로 Aspergillus sp.이외의 statin계열물질 생산균주의 탐색법 구축 및 lovastatin 대량생산을 하고자 하였다. Lovastatin 생합성 유전자 중 가장 중요한 유전자인 polyketide synthase gene와 diketide synthase gene로부터 각각의 primer를 제작하여 PCR을 이용한 lovastatin 생산 균주를 탐색하였다. 선발된 7개의 균주의 형태학상의 특성 및 lovastatin 생산성을 검토한 결과 Aspergillus sp.이외의 Penicillium sp.으로 추정되는 균주를 재선발하여 SJ-2로 명명하였다. 선발된 SJ-2는 액체배양 및 고체배양을 한 후 추출하여 TLC와 HPLC를 통하여 각각의 lovastatin 생산량을 비교, 검토하였다. 또한, SJ-2에 대두를 이용하여 lovastatin 고생산성을 확인한 결과, 대두-전배양체를 30℃, 1시간동안 열처리하여 접종하여 본배양 15일째에 가장 높은 lovastatin을 생산할 수 있었다. In vitro assay 결과에서는 HMG-CoA reductase에 대한 저해활성도가 75%로 나타났다. 본 연구는 기존의 lovastatin 탐색법으로 널리 알려져 있는 bioassay법이 아닌 lovastatin 생합성 유전자를 이용하여 PCR을 통한 lovastatin 생산균주의 탐색이 신속하고 효과적인 방법으로 사료되었다.

Lovastatin (also known as Mevinolin, Mevacor, and Monacolin K), an inhibitor of the HMG-CoA reductase produced by Aspergillus terreus and other fungi, is used to reduce serum cholesterol levels in human beings. It is derived biosynthetically from two polyketides. One of these is a nonaketide that undergoes cyclization at a hexahydronaphthalene ring system, and the other is a simple diketide, 2-methylbutyrate. Two primer pairs were designed based on the amino acid sequences of lovastatin polyketide synthase and lovastatin diketide synthase for the PCR screening of lovastatin-producing strains. Among the seven selected strains, SJ-2 evidenced the highest level of lovastatin production in both liquid and solid cultures. Soybeans with SJ-2 were treated via 1 hour of heat shock at 30℃ for the mass production of lovastatin. The heat-treated soybeans were inoculated on rice bran and the koji extract was obtained after 15 days of incubation. It yielded the highest level of lovastatin production among the strains, and also evidenced 75% inhibition activity against HMG-CoA reductase. We developed an efficient PCR screening method for lovastatin-producing strains, using lovastatin biosynthesis genes.

한국산 장류콩 종자로부터 최종적으로 Sephadex G-100상에서 분리한 lectin의 분자량, 적혈구 응집력, 온도, 열 안정성, 및 pH의 생화학적 특성을 조사하였다. 분리된 lectin을 SDS-PAGE한 결과, 분자량이 32 kDa와 22 kDa인 2개의 band가 나타났으며, Native PAGE에 의해서 108 kDa의 tetramer임을 알 수 있었다. Lectin은 trypsin을 처리한 사람의 A, B, AB, O 혈액과 쥐 혈액에서 혈구응집 반응이 일어나지 않았으나 토끼에서는 응집 반응이 일어났으며, trypsin을 처리하지 않은 모든 혈액에서는 응집반응이 일어나지 않았다. 이 lectin은 최적온도가 20-50℃이며, 10-60℃에서 열 안정성을 보였다. 최적 pH는 7.2로서 6.2 이하와 8.0 이상에서는 활성이 상실되었다.

Lectin was finally isolated on Sephadex G-100 from Korean soybean cultivars developed for soy source and investigated its some biochemical properties. Native PAGE pattern of this lectin revealed a molecular weight of 108 kDa as tetramer. The molecular weight of this lectin isolated as double protein band by SDS-PAGE was calculated to be 32 and 22 kDa from the relative mobilities compared with those of the standard proteins. Among the tested red blood cell, the isolated lectin agglutinated rabbit red blood cell treated with trypsin, but did not agglutinated human red blood cells (A, B, AB, O), rat, and untreated rabbit red blood cell. The optimal temperature and thermal stability of isolated lectin was at 20-50℃ and 10-60℃, respectively. This lectin was stable at 7.2, and showed complete loss in its activity below pH 6.2 and above pH 8.0.

This study was initiated to investigate the impacts of media types and other components on the callogenensis and cell mass production of Panax vietnamensis in the first step of the cell biomass procedure. Four media were checked: Murashige-Skoog (MS), White, Gamborg and Nitch-All. All the four media were shown potential media for Panax vietnamensis callogenensis and cell mass production, in which the MS medium showed the best results: the successful callogenensis ratio and cell mass formation were 30% and 62,93 ± 3,63 mg (DW) respectively, the Nitch medium showed the lowest results: the successful callogenensis ratio and cell mass formation were 15% and 27,10 ± 2,24 mg (DW) respectively. The results showed that the MS medium is the most suitable medium for Panax vietnamensis callogenensis and cell mass production.

Lactobacillus 균주는 대표적인 probiotics로서 인체의 건강유지에 좋은 영향을 준다고 알려져 있다. 본 연구에서는 건강한 한국인 체내에서 분리하고 선별된 6개의 Lactobacillus 균주 (L. paracasei KLB58, L. fermentum MS79 and KLB282, L. plantarum KLB213, L. gasseri KLB238, and L. reuteri KLB270)를 플라스미드 pNCKH104로 electrotransformation 하였다. 최적 조건을 찾기 위해 pulse voltage, time constant, 세포벽 처리방법, 세포현탁액을 다양하게 변화시켰으며, 그 결과 각각의 균주에 대해 최적의 형질전환 조건을 결정하였다. 대체로 인체에서 분리한 Lactobacillus 균주는 전처리 없이 0.5 M sucrose buffer로 현탁하여 1.8 kV의 pulse voltage와 5 ms의 time constant로 electroporation을 수행하였을 때 약 2.5 × 103 ∼ 5.5 ×104 CFU/μg DNA의 형질전환 효율을 보였는데, 기존의 Lactobacillus 균주를 이용한 형질전환 실험들에 비해 월등히 높은 결과는 아니지만, Lactobacillus 균속 내의 다양한 종에 적용되는 공통의 조건을 찾음으로써 보다 간편한 형질전환 실험을 기대할 수 있다. 이는 앞으로 산업적, 임상적으로 중요한 Lactobacillus 균주의 형질전환을 손쉽게 하여 항균 펩타이드를 삽입한 벡터의 cell surface display발현 및 분석, 유용유전자 탐색을 위한 knock-out mutant등의 제작에 기여할 수 있으리라 본다.

Lactobacillus spp., primary members of probiotics, have significant benefits for health and well-being of human. In this study Lactobacillus strains representing six species (L. paracasei KLB58, L. fermentum MS79 and KLB282, L. plantarum KLB213, L. gasseri KLB238, and L. reuteri KLB270) isolated from Korean adults were electrotransformed with plasmid pNCKH104. To determine optimal electrotransformation conditions, various conditions including cell wall weakening agent, electroporation buffer, electric field strength and time constant were tested for each strain. Overall, high transformation efficiency of approximately 2.5 × 103 ∼ 5.5 × 104 CFU/μg DNA was obtained where conditions of 0.5 M sucrose electroporation buffer, 1.8 kV pulse voltage and 5 ms time constant were applied. The common conditions developed in this study will make transformation of various Lactobacillus spp. easier than previous procedures.

대나무 (이대와 왕대) 잎으로부터 HPLC on-line ABTS screening기법을 사용하여 flavone C-glycosides의 homoorientin의 항산화활성을 빠르게 분석하였으며, 이대와 왕대 잎으로부터 homoorientin의 추출을 다양한 초음파 에너지와 시간의 추출방법을 적용하였다. 전 처리한 추출액에 포함된 이대와 왕대 잎으로부터 homoorientin을 분석하고 최적의 추출조건을 실험적으로 모색하였다. 실험결과에 의하면 왕대는 이대 잎보다 homoorientin의 함량이 7배 정도 높았으며, 최적 추출은 35 kHz, 60 min에서 (positive) 피크면적 1574.71, 23.67%와 (negativity) 피크면적 6924.34, 1.23%로 왕대 잎에서의 추출 효율이 가장 우수 하였다.

In this work, antioxidant substance homoorientin from Pseudosasa japonica and Phyllostachys bambusoides leaves wereextracted using ultrasonic system, and analyzed by reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) on-line ABTS (2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) antioxidant screening method. Also, the various experimental variables were the frequency and time of ultrasonic system. From the results, homoorientin was high extracted at the experimental condition of low frequency 35 kHz and time 60 min. And the content of homoorientin in Phyllostachys bambusoides was remarkably higher than that in the Pseudosasa japonica extract.

본 연구에서는 Eschscholtzia californica의 이차 대사산물인 benzo[c]phenanthridine alkaloids의 생산량을 향상시키기 위해 주요 영양성분인 질소원 농도를 조절하여 배지의 조성을 최적화하였다. 그 결과, 질산과 암모늄 이온의 초기 농도 비율은 세포 성장과 alkaloids 생산량 증대에 중요한 영향을 미치는 인자로서 작용함을 볼 수 있었다. 총 질소 농도를 standard MS배지의 총 질소원 농도와 동일하게 유지하고 (60 mM), 농도 비율 다양하게 조절했을 때, 세포 성장과 alkaloids 생산량은 질산과 암모늄 이온을 각각 단독으로 이용할 때 보다 효율적으로 증대함을 볼 수 있었다. 최대 성장 (9.84 g DCW/L)과 alkaloids 생산량(60.72 mg/L)은 50：10의 비율에서 나타났으며, 농도 비율의 감소는 세포 성장을 억제하고 alkaloids 생산량을 감소시켰다. 또한, 질산과 암모늄 이온이 세포 성장과 alkaloids 생산량에 미치는 영향력을 보다 명확히 확인하기 위해 질산이온과 암모늄 이온 농도를 각각 조절한 결과, 암모늄 이온이 증가할수록 alkaloids 생산량은 비슷하나, 세포 성장은 감소하였으며, 또한, 질산 이온의 농도를 증가시킬수록 세포 성장은 비슷한 값을 나타내었지만, alkaloids 생산량은 다양한 차이를 나타내었다. 본 실험에서 세포성장과 alkaloids 생산량에 적합한 농도는 50：25 (mol/mol) 비율에서 나타났으며, 본 실험을 통해 Eschscholtzia californica의 현탁 세포배양에서 질소원 농도의 조절을 통한 외부 환경조절은 세포 성장과 alkaloids 향상에 매우 효과적이며, 소량의 암모늄 이온의 첨가 시 질산 이온 농도조절은 세포 성장을 억제하지 않으면서 alkaloids 생산량을 유도하는데 적합한 이온임을 확인하였다.

The effect of nitrogen source on cell growth and benzo[c]phenanthridine alkaloids production by modifying NO3-:NH4+ ratio in cell suspension culture of Eschscholtzia californica was investigated. When total nitrogen concentration is maintained (60 mM), maximum benzo[c]phenanthridine alkaloids production is about 60.72 mg/L at 50:10 (mol/mol). This productivity was 3.8 times higher than that obtained when cells were grown instandard MS medium. The decrease of NO3 -:NH4+ ratio at 60 mM of total nitrogen caused the decline of both growth and benzo[c]phenanthridine alkaloids production. Under the same concentration of NO3- (50 mM), higher concentration of NH4+ inhibited cell growth strongly but induced alkaloids production slightly. Also, under the same concentration of NH4+ (25 mM), higher concentration of NO3 - induced alkaloids production strongly but high concentration of NO3- (≥100 mM) interfered alkaloids instead. Maximum benzo[c]phenanthridine alkaloids production is about 62.71 mg/L at 50:25 (mol/mol). These results suggest that higher biomass and higher alkaloids production could be obtained by optimizing each nitrogen concentration as well as NO3-:NH4+ ratio in the culture medium. Nitrate and ammonium in culture medium have distinct role in the regulation of growth and alkaloids production; ammonium had a strong influence on growth while nitrate had an influence on alkaloids production.

본 연구에서는 염생식물의 한 종인 염주괴불주머니의 조추출물 및 용매별 분획물을 이용하여 생리활성물질에 의한 항발암성 물질의 생성 및 생체방어물질로서의 유용성을 검토하고자 5종의 인체암세포 (AGS, HT1080, U-937, MCF-7 및 HT-29)에 대한 증식 억제효과를 검토하였다. 조추출물에 대한 암세포 증식 억제능 측정 결과, 10, 50 및 100 ㎍/㎖의 시료 처리 농도에서 농도 의존적으로 암세포의 생존율이 감소하는 경향을 확인하였으며, 모든 세포주에 대하여 methanol 조추출물 보다 methylene chloride 조추출물이 뛰어난 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 따라서, 물질의 극성에 따른 암세포 성장 억제능을 관찰하고자 조추출물을 순차적으로 용매 분획하여 H2O, n-BuOH, 85% aq. MeOH 및 n-hexane의 네 가지 분획층을 얻었으며, 조추출물과 동일한 조건하에서 암세포 증식 억제능을 재검토하였다. 그 결과, n-BuOH 분획층보다 85% aq. MeOH 분획층에서 우수한 암세포 성장 억제능이 확인되어, 이는 비교적 비극성인 methylene chloride 조추출물로부터 활성성분들이 85% aq. MeOH 분획층으로 이동된 것으로 여겨졌다. 특히 100 ㎍/㎖의 85% aq. MeOH 분획층의 시료를 처리한 AGS 인체 위암세포는 93.4%라는 강력한 효력을 기록하였으며, 그 외에도 HT1080 인체 섬유육종 세포가 85.0%, U-937 인체 구성 림프종 세포 71.5%, MCF-7 인체 유방암세포와 HT-29 인체 결장암세포가 각각 51.7% 및 36.8%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었다. 이상의 결과로부터 해양생물 중 염생식물의 한 종류인 염주괴불 머니의 높은 항암활성효과와 함께 암예방 기능성 소재로써의 개발 가능성을 확인할 수 있었으며, 특히 염주괴불주머니의 85% aq. MeOH 분획층에 대한 집중적인 연구를 통해 새로운 생리활성물질의 개발이 기대된다.

Whole plants of Corydalis heterocarpa were extracted twice with CH2Cl2 and MeOH in turn. The combined crude extracts were concentrated in vacuo and then partitioned between CH2Cl2 and H2O. The organic layer was fractionated with n-hexane and 85% aq. MeOH, and the aqueous fraction was also further fractionated with n-BuOH and H2O, successively. Growth inhibition effects of crude extracts and their solvent fractions were evaluated in AGS, HT1080, U-937, MCF-7 and HT-29 human cancer cells using MTT assay. The inhibitory effects of solvent fractions were increased in a dose-dependent manner. Among these tested samples, 85% aq. MeOH fraction showed the most potent inhibitory effect on the growth of human cancer cells. These results suggest that active compounds having much stronger anticancer effect can be isolated from Corydalis heterocarpa.

본 연구에서는 광학적 특성이 우수한 GPTMS 졸-겔에 pH와 용존산소를 검출할 수 있는 6-aminofluorescein과 Ru(dpp)32+를 고정화하였다. 제조한 검출막의 광학적 특성을 조사하였고 E.coli JM109와 P.pastoris X-33의 발효 중 pH와 용존산소를 모니터링하는데 사용하여 오프라인으로 측정 된 데이터와 비교, 고찰하였다. 여기파장 480 nm와 방출파장 600 nm에서 최적 형광검출파장을 나타내는 용존산소 검출막에 흑연이 혼합된 절광층을 재코팅한 막이 0%와 100% 용존산소 조건에서 800 [RFU]의 형광세기 차이를 나타냈다. 제조한 용존산소 검출막을 사용하여 E.coli JM109와 P.pastoris X-33의 발효중 배양액내의 용존산소를 모니터링한 결과, 미생물의 성장에 따른 용존산소량의 변화를 잘 모니터링 할 수 있었다. 한편, GPTMS 졸-겔에 6-aminofluorescein을 고정화하여 제조한 pH 검출막은 여기파장 480 nm와 방출파장 520 nm에서 최적 검출파장을 나타내었고 절광막을 재코팅한 검출막이 pH의 변화에 따라 높은 감도를 나타내었다. 제조한 pH 검출막에 E.coli JM109와 P.pastoris X-33을 배양하여 발효시간에 따른 배양액의 pH 변화를 오프라인으로 측정하고 형광세기 변화와 비교하였다. 발효중 미생물의 유기산 생산과 단백질분해로 인한 pH 변화를 pH 검출막이 잘 모니터링 함을 볼 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제조한 pH와 용존산소 검출막은 높은 감도등 우수한 광학적 특성을 보여줄 뿐만 아니라 미생물 발효 중 pH와 용존산소를 온라인 모니터링 할 수 있음을 알 수 있다.

In this study, the sensing membranes for detection of pH and dissolved oxygen(DO) were prepared by immobilizing 6-aminofluorescein or ruthenium complex onto the sol-gel matrixes of GPTMS, MTMS, and TEOS and then recoated with the mixture of hydrophobic sol-gel and graphite for light insulation. The pH and DO sensing membranes recoated with the light insulation layer showed a higher sensitivity than those without light insulation layer. The sensing membranes were immobilized on the wells of 24-well microplate and used to monitor the fluorescence intensity for pH and DO in E.coli JM109 and P.pastoris X-33 fermentation processes. The change of the fluorescence intensity in the DO sensing membrane agreed with the growth patterns of microorganisms, that the membranes are valuable to monitor the DO in fermentation processes. In the case of pH monitoring, the fluorescence intensity has showed good correlation to the off-line pH data, that the pH membranes are valuable to monitor pH values in fermentations.

본 연구에서는 식물세포배양으로부터 항암물질 paclitaxel을 고 순도, 고 수율로 분리 가능한 액-액 추출 공정에서의 주요 공정 변수들을 최적화 하였다. 액-액 추출을 위한 최적의 유기용매 (methylene chloride) 첨가량, 추출횟수, 혼합시간, 정체시간은 각각 0.28 (v/v), 3 (times), 30 min, and 40 min임을 알 수 있었다. 액-액 추출 공정은 특히 메탄올을 이용한 biomass 추출물에 포함되어 있는 다량의 극성불순물을 제거하는데 매우 효과적이었다. 또한 액-액추출 후 농축조건으로는 후속공정에서의 높은 순도의 paclitaxel 뿐만 아니라 작업의 용이성 측면에서 액-액 추출액을 rotary evaporator로 완전히 농축하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있었다.

In this study, the process parameters of liquid-liquid extraction were optimized to obtain a high purity and yield of paclitaxel in a pre-purification step. The optimal solvent ratio (methylene chloride/concentrated methanol extract ratio), extraction times, mixing time, and standing time for liquid-liquid extraction were 0.28 (v/v), 3(times), 30 min, and 40 min, respectively. The polar impurities from the biomass extraction were efficiently removed by liquid-liquid extraction. The complete concentration of liquid-liquid extract by rotary evaporator was reliable enough to obtain a high purity and yield of paclitaxel for subsequent purification steps.