호염성세균, Kordia algicida gen. nov., sp. nov.의 염류요구특성

손재학,Sohn Jae Hak 한국미생물학회 2005 미생물학회지 Vol.41 No.2

호염성세균인 Kordia algicida gen. nov,, sp. nov.은 규조류인 Skeletonema costatum에 의한 적조발생동안 마산만의 표층수로부터 분리되었다. 본 균주는 숙성해수가 공급된 ZoBell 2216e 배지에서 성장이 가능하나 $3\%$ NaCl만이 공급된 동 배지에서는 성장하지 않았다. 13종의 주된 재수성분을 대상으로 한 염류 요구성 조사에서 $Na^+,\;Mg^{2+}$ 및 $Ca^{2+}$ 이온이 제한된 배지에서는 성장을 하지 않아, 성장을 위해 필수적으로 3조의 이온을 요구하였다. 3종의 이온을 대상으로 한 Kinetic 조사에서 $Na^+,\;Ca^{2+}$ 및 $Mg^{2+}$ 의 Km 간은 각각 0.202 M, 0.089 mM, and 0.189 mM로 결정되었으며 $V_{max}({\mu}max)$는 또한 0.442h, 0.411h 및 0.316h로 결정되었다. 현미경적 관찰에서 K. algicida는 각 이온들을 제한하였을 때 $2\~8$시간에 내에 빠른 사멸을 나타내었다. 이러한 결과로 Kordia algicida는 해양으로부터 유래된 전형적인 호염성세균임을 알 수 있었으며 해양유래 미생물의 분리 시 각별한 주의가 요구됨을 시사한다. Moderately halophilic bacterium, Kordia algicida gen. nov., sp. novo was isolated from seawater of Masan Bay, Korea, during algal blooming caused by Skeletonema costatum. This bacterium was grown on the ZoBell 2216e medium supplied aged seawater, but not grown the medium supplied $3\%$ NaCl. This bacterium showed absolute requirements for mono and divalent cations such as $Na^+,\;Mg^{2+}\;and\;Ca^{2+}$, since no growth was observed in the medium, which is not supplemented with one of $Na^+,\;Mg^{2+}\;and\;Ca^{2+}$ ions. In kinetic studies for three kinds of cation, Km values of $Na^+,\;Ca^{2+}\;and\;Mg^{2+}$ were determined to 0.202 M, 0.089 mM, and 0.189 mM, respectively. Also, $V_{max}({\mu}max)$ was 0.442 h, 0.411 hand 0.316 h. The bacterial cells were quickly lysed in the condition limited by the cations. This result should be suggested that Kordia algicida originated from marine.

적조생물, Cochlodinium polykrikoides와 Gymnodinium sanguieum의 사멸에 있어 암모니아염의 효과

손재학,Sohn, Jae-Hak 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.4

Cell-free culture broth of marine halophilic bacterium, Kordia algicida was shown to possess specific algicidal ability against red tide organism, Cochlodinium polykrikides. Physiochemical characteristics of algicidal material originated in the bacterial culture broth were analyzed that its molecular weight was estimated to a 3,000 dalton and it was stable in heat and pH treatment. The algicidal fraction against C. polykrikoides obtained from gel permeable chromatography contained high concentration of ammonium ion as analyzed by ICP/Mass spectrum. C. polykrikoides by the fraction was quickly lysed within 1 min. It was shown that the effective concentration for algicide against C. polykrikoides was over 1mM of ammonium chloride. On the other hand, other metal ions presented in the algicidal fraction showed no algicidal effect against C. polykrikoides. In additon, ammonium ion exhibited species-specific killing spectrum for two species of red tide organisms, C. polykrikoides and Gymnodinium sanguieum. Therefore, further researches on the killing mechanism against C. polykrikoides exerted by ammonium ion, and subsequent development of replaceable algicidal materials will perform to provide useful tools for the control of red tide.

마산만과 행암만 수층의 종속양양세균과 엽록소 a 함량 분포에 미치는 환경요인

손재학(Jae-Hak Sohn),안태영(Tae-Young Ahn),김상진(Sang-Jin Kim) 한국해양환경·에너지학회 2000 한국해양환경·에너지학회지 Vol.3 No.4

Evaluation of Petroleum Oil Degrading Mixed Microorganism Agent for the Bioremediation of Petroleum Oil Spilled in Marine Environments

손재학(Jae Hak Sohn) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.11

유류분해에 있어 혼합미생물제제의 효과를 평가하기 위해 미생물제제의 처리성능과 microcosm test를 수행하였다. 유류분해세균은 0.5% Arabian heavy crude oil을 유일 탄소원으로 제공된 최소배지를 이용한 연속적인 농후배양을 통하여 분리하였다. 우수 유류분해 미생물조합인 3종의 균주(BS1, BS2, BS4)는 MSM배지에서 5일의 배양기간 동안 지방족 탄화수소를 48.4%, 방향족 탄화수소를 30.5% 생분해하였다. 처리성능 및 microcosm test는 Arabian heavy crude oil을 첨가한 후 3가지 처리조건인 무처리, 무기영양염처리 그리고 무기영양염 및 혼합미생물처리조건에서 유류화합물의 생물분해에 미치는 영향을 조사하였다. 무기영양염처리구와 무기영양염 및 혼합미생물처리구에서 지방족 탄화수소의 분해율은 실험기간 동안 유의하게 향상되었으며 두 실험구간 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 그러나 무기영양염 및 혼합미생물처리구에서 방향족 탄화수소의 생분해율은 무기영양염제만을 처리한 시험구와 비교하여 처리성능 시험의 경우 50% 그리고 microcosm test의 경우 13%를 향상시켰다. 본 연구의 결과로부터 혼합미생물제제는 실험실, 처리성능 및 microcosm test에서 지방족뿐만 아니라 방향족 탄화수소의 생물분해를 촉진하였다. 특히 혼합미생물제제는 방향족 탄화수소의 제거를 위한 생물정화기술의 적용에 있어 유용한 도구로 판단된다. To evaluate the effects of microorganism agents on oil biodegradation, treatability and microcosm studies were conducted. Petroleum oil degrading bacteria were isolated from enriched cultures of oil-contaminated sediment samples using a mineral salts medium (MSM) containing 0.5% Arabian heavy crude oil as the sole carbon source. After a 5 day-incubation period using MSM, mixed micro-organisms of three species (strains BS1, BS2 and BS4) degraded 48.4% of aliphatic hydrocarbons and 30.5% of aromatic hydrocarbons. Treatability and microcosm tests were performed in the three different treatment conditions (AO: Arabian heavy crude oil, AO+IN: Arabian heavy crude oil+inorganic nutrient, AO+IN+MM: Arabian heavy crude oil+inorganic nutrient+mixed microorganism agents). Among these, significantly enhanced biodegradation of aliphatic hydrocarbons were observed in AO+IN and AO+IN+MM conditions, without showing any different biodegradation rates in either condition. However, the degradation rates of aromatic hydrocarbons in an AO+IN+MM condition were increased by 50% in the treatability test and by 13% in the microcosm test compared to those in an AO+IN condition. Taken together, it can be concluded that mixed microorganism agents enhance the biodegradation of aliphatic and aromatic hydrocarbons in laboratory, a treatability test, and a microcosm test. This agent could especially be a useful tool in the application of bioremediation for removal of aromatic hydrocarbons.

자갈로 구성된 미소환경에서 미생물제제에 의한 유류분해

심두섭,손재학,김상진,Sim, Doo-Suep,Sohn, Jae-Hak,Kim, Sang-Jin 한국미생물학회 1998 미생물학회지 Vol.34 No.3

지속성영양염제(Slow Release Fertilizer, SRF)와 유류분해미생물을 이용한 생물학적 방법으로 오염된 자갈환경으로부터 유류를 제거하는 방법을 연구하기 위해 microcosm 실험을 수행하였다. Microcosm은 직경 40 mm 이하의 자갈을 직경 10 cm 높이 20 cm의 glass column에 충진하여 준비하였으며, 전 실험구에 유류 약 2.4%(w/v)를 첨가하였다. 실험구 I은 대조구로서 아무것도 첨가되지 않았으며, 실험구 II에는 Inipol EAP-22(Elf Aquitaine, France)와 미생물제제, 실험구 III에는 SRF와 미생물제제, 실험구 IV에는 Inipol EAP-22가 첨가되었다. 유류의 생물학적 분해도를 $C_{17}$/Pristane과 $C_{18}$/Phytane 비율료 나타내었을 때, 실험구 III에서 유류분해도가 가장 높을 것으로 나타났다. 종속영양미생물 및 유유분해미생물의 전체적인 변화와 전자전달계 활성도는 유류분해도의 변화와 유사한 양상을 보이며 변화하는 것으로 나타났다. 무기영양염류의 분석 결과 실험구 III 에서는 전 실험기간에 걸쳐 질소와 인이 제한요인으로 작용하지 않은 것으로 나타났으며, 이는 SRF가 지용성영양염제인 Inipol EAP-22에 비해 지속적으로 영양염류를 제공함으로써 자갈환경에서 유류분해가 증가되었다고 추정할 수 있다. 따라서 본 실험결과로부터 SRF와 유류분해 미생물제제를 사용하여 해안 자갈지역의 유류오염을 효율적으로 제거할 수 있는 가능성이 확인되었다. Biological treatment of Arabian light crude oil-contaminated pebble was investigated in laboratory microcosms after supplementation with inorganic nutrients and oil-degrading microorganisms. Glass columns ($10cm{\times}20cm$) were used as microcosms and each microcosm was filled with pebbles of diameter less than 40 mm. After initial oil contamination of 2.4% (w/v), Inipol EAP-22 or slow release fertilizer (SRF) was added as inorganic nutrients and microorganisms were sprayed over pebbles. When $C_{17}$/pristane and $C_{18}$/phytane ratios were used as a marker for oil biodegradation, both ratios for microcosm supplemented with SRF and microorganisms were the lowest (below detectable range) after 92 days. Elimination of oil by abiotic processes, however, were minimal with decrease of $C_{17}$/pristane and $C_{18}$/phytane ratios from 3.55 and 2.41 to 3.06 and 1.50, respectively. The numbers of heterotrophic and oil-degrading microorganisms, and biological activity (dehydrogenase activity) corresponded to the course of biodegradation activities in all microcosms. During the whole experimental period, there was no significant nutrient deficiency only in the microcosm with SRF and microorganisms. It seemed that a continuous supply of inorganic nutrients using SRF was the most important factor for the successful performance of biological treatment in oil-contaminated pebbles.

Comparison of the Remedial Effect of Biostimulation and Bioaugmentation on the Bunker-C Oil Contaminated Tropical Sand Beach

Kae Kyoung Kwon(권개경),Jae-Hak Sohn(손재학),Sang-Jin Kim(김상진) 한국해양환경·에너지학회 2003 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2003 No.-

PCR-DGGE를 이용한 누룩에서의 미생물 다양성 분석

Seung Jik Kwon(권승직),Jae Hak Sohn(손재학) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.1

누룩은 탁주와 약주의 제조를 위한 당화효소와 알코올발효를 위한 미생물의 공급원으로서 제품의 맛과 품질을 결정하는 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 산성누룩의 세균과 진균의 다양성을 조사하기 위해 순수분리 종과 16S 및 28S rRNA gene를 대상으로 한 PCR-DGGE를 이용한 분석을 수행하였다. 누룩 내 세균의 수는 2.7×10? CFU/g이었으며 순수분리와 PCR-DGGE 분석에서 우점종은 Kocuria spp., Pantoea spp., Lactobacillus spp., Pediococcous spp., Weissella spp., Staphylococcus spp. 그 외 endophytic bacterium, uncultured gamma-proteobacteria, uncultured Cyanobacteria와 Actinobacteria였다. PCR-DGGE profile에서 주된 우점종은 Pediococcous pentosaceus와 uncultured Cyanobacteria 이었다. 누룩 내 진균의 수는 3.5×10? CFU/g이었으며 순수분리와 PCR-DGGE 분석에서 우점종은 Trichomonascus spp., Pichia spp., Torulaspora spp., Wickerhamomyces spp., Sacharomycopsis spp., Lichtheimia spp., Mucor spp., Rhizopus spp., Aspergillus spp., Cladosporium spp.였다. PCR-DGGE profile에서 주된 우점종은 Pichia kudriavzevii와 Aspergillus oryzae이었다. PCR-DGGE 기술은 본 연구에서 누룩의 미생물군집을 평가하기 위해 처음으로 사용되었으며 미생물 다양성을 설명하는 데 효과적임을 입증하였다. Nuruk plays a significant role in the flavor and quality of Takju and Yakju, which are produced through saccharification and alcohol fermentation by various microorganisms. In this study, we identified microbial strains isolated from a plate count and PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis targeting the 16S and 28S rRNA genes, in order to characterize bacterial and fungal diversity in Sansung Nuruk. The numbers of bacteria and fungi in Nuruk were 1.5×10? CFU/g and 2.2×10? CFU/g, respectively. The 16S rRNA gene sequence indicated that the predominant bacteria in the isolates and PCR-DGGE profile of Nuruk were Kocuria spp., Pantoea spp., Lactobacillus spp., Pediococcus spp., Weissella spp., Staphylococcus spp., endophytic bacterium, uncultured Gamma-proteobacteria, uncultured Cyanobacteria, and Actinobacteria. Dominant bacteria from the PCR-DGGE profile were Pediococcous pentosaceus and uncultured Cyanobacteria. The 28S rRNA gene sequence indicated the predominant fungi in the isolates and PCR-DGGE profile to be Trichomonascus spp. Pichia spp., Torulaspora spp., Wickerhamomyces spp., Sacharomycopsis spp., Lichtheimia spp., Mucor spp., Rhizopus spp. Aspergillus spp., and Cladosporium spp. Dominant fungi from the PCR-DGGE profile were Pichia kudriavzevii and Aspergillus oryzae. The PCR-DGGE technique was used for the first time in this study to assess a microbial community in Nuruk and proved to be an effective protocol for profiling microbial diversity.

한국전통주인 막걸리로부터 분리한 Lactobacillus plantarum subsp. plantarum B-134의 gamma-aminobutyric acid (GABA)의 생산

이현주(Hyun-Ju Lee),손재영(Jae-Young Son),이상재(Sang-Jae Lee),이한승(Han-Seung Lee),이배진(Bae-Jin Lee),최인순(In-Soon Choi),손재학(Jae Hak Sohn) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.5

본 연구는 막걸리로부터 γ-amino butyric acid (GABA) 생성 유산균을 분리 및 동정하고 최적 GABA 생산조건을 확립하는데 그 목적이 있다. 막걸리로부터 64균주의 유산균은 MRS 배지에서 성장된 집락의 색과 모양의 특성에 따라 분리하였다. 분리균주의 GABA 생산은 1% MSG가 첨가된 MRS 액체배지에서 배양하여 TLC와 HPLC 방법에 의해 평가되었다. B-134 균주는 GABA생성을 위한 우수균주로 선발하였다. 16S rRNA 유전자 및 glutamate decarboxylase B (gadB) 유전자의 염기서열분석을 통하여, B-134 균주는 Lactobacillus plantarum subsp. Plantarum B-134 균주로 명명하였다. GABA 생성을 위한 온도, pH, NaCl 및 MSG 농도를 달리하여 최적배양조건을 조사하였다. 그 결과 B-134 균주의 최적배양 조건은 온도 37℃, pH 5.7, NaCl 농도 0% (w/v), 그리고 MSG 농도 3% (w/v)로 결정되었으며 본 조건에서 48시간 배양시 25 mM의 GABA를 생산하였다. 이러한 결과로부터 B-134 균주는 GABA함유 건강기능식품개발을 위한 유용한 균주로 판단된다. This study is to isolate and identify γ-amino butyric acid (GABA) producing lactic acid bacteria (LAB) from Makgeolii, traditional Korean rice wine and then establish the optimal culture conditions for GABA production. Sixty four LAB from Makgeolli were isolated according to the characteristics of the shape and color of the colony grown on MRS agar plate. The GABA production of the isolated strain cultured in MRS broth contained 1% MSG (mono-sodium glutamate) were determined and evaluated by TLC and HPLC analysis. Strain B-134 was selected for highest GABA production. From the analysis of 16S rRNA and glutamate decarboxylase B (gadB) gene sequences, strain B-134 was tentatively identified as a Lactobacillus plantarum subsp. plantarum B-134. Effects of culture parameters, including glutamic acid level, culture temperature, NaCl level, and pH on GABA production were investigated for culture optimization. The optimum culture condition for GABA production by B-134 were culture temperature of 37℃, pH of 5.7, NaCl content of 0% (w/v) and MSG content of 3% (w/v), which produced 25 mM of GABA during cultivation time of 48 hr. From these results, strain B-134 is expected to be utilized as useful microorganisms for GABA-enriched health beneficial food.

PCR-DGGE를 이용한 막걸리발효에서 미생물 다양성 분석

Seung Jik Kwon(권승직),Tae-Young Ahn(안태영),Jae Hak Sohn(손재학) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.2

금정산성 막걸리<SUP>®</SUP>는 전통적인 수제누룩과 쌀로부터 발효된 한국의 전통적인 술이다. 본 연구에서는 막걸리 발효기간 동안 세균과 진균의 다양성을 특성화하기 위해 16S와 28S rRNA 유전자를 목적으로 하는 PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE) 분석을 수행하였다. 막걸리 발효기간 동안 PCR-DGGE profile에서 검출된 세균은 16S rRNA 유전자 서열에 기초한 동정결과 Lactobacillus spp. (L. curvatus, L. kisonensis, L. plantarum, L. sakei 및 L. gasseri), Pediococcus spp. (P. acidilactici, P. parvulus, P. agglomerans및 P. pentosaceus), Pantoea spp. (P. agglomerans 및 P. ananatis) 그리고 Citrobacter freundii로 총 12종이었으며, 배양2일 이후 L. curvatus가 주된 우점 종을 형성하였다. 반면 PCR-DGGE profile에서 검출된 진균은 28S rRNA 유전자 서열에 기초한 동정결과 Pichia kudriavzevii, Saccharomyces cerevisiae, Asidia idahoensis, Kluyveromyces marxianus, Saccharomycopsis fibuligera 및 Torulaspora delbrueckii로 6종이었으며 주된 우점 진균은 배양0일에서 2일에 P. kudriavzevii에서 배양 3일에서 6일에 S. cerevisiae로 전환되었다. 결과적으로 PCR-DGGE분석은 막걸리발효기간 동안 미생물의 구조와 다양성을 이해하는 데 유용한 도구임을 보여주었다. Kumjungsansung-Makgeolli<SUP>®</SUP> is a traditional Korean rice wine that is fermented from traditional nuruk and rice. In this study, we performed the PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis targeting the 16S and 28S rRNA genes to characterize bacterial and fungal diversity during Makgeolli fermentation. The predominant bacteria in the PCR-DGGE profile during Makgeolli fermentation were Lactobacillus spp. (Lactobacillus curvatus, L. kisonensis, L. plantarum, L. sakei, and L. gasseri), Pediococcus spp. (P. acidilactici, P. parvulus, P. agglomerans, and P. pentosaceus), Pantoea spp. (P. agglomerans and P. ananatis), and Citrobacter freundii; these were identified on the base of analysis of 16S rRNA gene sequences. The dominant bacterium during Makgeolli fermentation was L. curvatus. The predominant fungi in PCR-DGGE profile during Makgeolli fermentation were Pichia kudriavzevii, Saccharomyces cerevisiae, Asidia idahoensis, Kluyveromyces marxianus, Saccharomycopsis fibuligera, and Torulaspora delbrueckii, and these were identified on the basis of analysis of 28S rRNA gene sequences. The dominant fungal species during Makgeolli fermentation changed from P. kudriavzevii at 0-2 days incubation to S. cerevisiae at 3-6 days incubation. This study suggests that PCR-DGGE analysis could be a suitable tool for the understanding of microbial diversity and structure during Makgeolli fermentation.

Screening and Purification of an Anti-Prostate Cancer Compound, Deoxypodophyllotoxin, from Anthriscus sylvestris Hoffm

Hyo-Jin Cho(조효진),Sun-Nyoung Yu(유선녕),Kwang-Youn Kim(김광연),Jae-Hak Sohn(손재학),Hyuncheol Oh(오현철),Soon-Cheol Ahn(안순철) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.1

전립선암은 현대 남성들에게 걸리기 쉬운 질병으로 나이가 들수록 발병의 위험이 증가하는 질환으로 현재 우리나라에서도 점점 증가하는 추세이다. 전립선암 치료법들은 치료영역이 제한적이고 재발할 가능성이 높아 근본적인 치료법으로는 사용되지는 못하므로 새로운 전립선암 치료 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 100 여 가지의 한약재 methanol 추출물을 이용하여 MTT 방법으로 전립선암 세포주인 PC-3 세포에 대한 항증식 효과를 탐색하였으며 그 결과, A. sylvestris가 가장 강한 항증식 활성을 보였다. A. sylvestris의 methanol 추출물로부터 저해물질을 분리하기 위하여 100% methanol에서 2-3일 추출하고 난 뒤, ethyl acetate로 추출하고 silica gel, reverse phase-18, Sephadex LH-20 등의 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하였다. 최종적으로 활성분획을 HPLC로 분리하고 4℃에서 methanol 용액에서 입방체 형태의 결정을 얻었으며 NMR 분광법과 이화학적 특성을 분석한 결과, deoxypodophyllotoxin으로 동정되었다. 순수 분리된 deoxypodophyllotoxin은 전립선암의 세포주 PC-3 세포에서 처리농도와 처리 시간 의존적인 항증식 효과를 보였다. The prostate cancer is the critical health problem, increasing of its related death in worldwide. Unfortunately present surgery and chemotherapeutic choices seem to be impossible in curing or controlling prostate cancer, because metastasis occasionally advances even after these potentially curative therapies. Therefore, there is immediate need to alternative chemoprevention and chemotherapeutic agents. Over one hundred species of dried medicinal herbs were tested for proliferation inhibitory effects on prostate cancer cell line, PC-3. One of them, Anthriscus sylvestris was selected because of potent anti-proliferation effect. The dried root of A. sylvestris was extracted with 100% methanol for 2-3 days and its extract was fractionated by using ethyl acetate. And ethyl acetate layer was subjected to column chromatographies on silica gel, reverse phase-18 (RP-18) and Sephadex LH-20, in turn. Finally, the pure compound was obtained by crystallization in methanol at 4℃ for overnight and identified as deoxypodophyllotoxin by NMR spectorscopic and physico-chemical analyses. In addition, it was confirmed that deoxypodophyllotoxin clearly inhibits the proliferation of PC-3 cells in a doseand time-dependent manner.