바이오센서를 이용한 환경오염물질 검출과 독성평가에 관한 연구

신혜자,박후휘,김미나 대한환경공학회 2004 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2004 No.12

수처리제 은이온이 E. Coli RB 797과 Bacillus sp. 에 미치는 영향

신혜자,신춘환 한국생명과학회 1997 생명과학회지 Vol.7 No.4

본 연구에서는 은이온이 이온 교환되어 있는 수처리제(Ag-Os)의 영향을 Bacillus sp. 와 E. Coli RB 797을 사용하여 연구하였다. Bacillus sp.의 성장이 E. Coli RB 797의 성장에서보다 더 은이온에 민감하게 억제됨을 보였다. 성장억제에 필요되어지는 Ag-Os양은 0.2 mg/ml 이상에서 E. Coli RB 797를 0.02 mg/ml 이상에서 Bacillus sp. 의 성장을 저해하며 Ag-Os 수처리제의 존재하에서 생존 할 수 있는 세포 수도 E. Coli RB 797이 더 많음을 보여 윗 결과와 일치함을 보였다. 세포에 bind되는 것은 몇 분안에 일어 나는 과정이며 starved cells에서도 일어나는 에너지를 필요치 않는 과정임을 Binding연구는 나타내고 있다. 또한 Bacillus sp.의 은이온 binding이 더 많이 일어남을 보여준다. 수처리제의 존재하에서 reducing substances가 생성됨을 methylene blue를 indicatr로 사용하여 관찰하였다. 이상의 결과로 이 수처리제는 E. Coli RB 797과 Bacillus sp. 에 대해 효과적이며 은이온은 빠르고 에너지를 필요로 하지 않는 과정에 의해 세포에 bind한후 세포내로 들어가 sulfur group과 반응할 것으로 사료된다. The effects of the silver ion-exchanged water treatment agent (Ag-Os) upon E. coli RB 797 and Bacillus sp. have been discussed in this study. Silver ion causes a number of toxic effects with no known biological function. Silver ion-exchanged water treatment agent (Ag-Os) using oyster shell here showed antimicrobial activities. the soluble form of silver ion in water is more toxic to the growth of Bacillus sp. than that of E. Coli RB 797. The minium amount of Ag-Os needed for growth inhibition is 0.2 mg/ml for E. Coli RB 797 and 0.02 mg/ml for Bacillus sp., which is consistant with the data of the survival cell fraction. Binding studies suggested that binding of silver to the cell surface was a rapid, metabolic-independent process and different from active transport. Bacillus sp. showed more binding than E. Coli RB 797. Reducing substances of the cell cultures in the presence of Ag-Os was detected using Methylen blue as an indicator. From these results, we suggest that Ag-Os is effective as an antimicrobial agent on E. Coli RB 797 and Bacillus sp. and silver binds to the cells through rapid, metabolic-independent process and might complex to sulfur group in the cells for its toxicity.

韓國漢字音に殘された中國上古音的な特徵 : 『訓蒙字會』 の漢字音の分析を中心に

愼惠慈 경원대학교 아시아문화연구소 2001 亞細亞文化硏究 Vol.5 No.-

한국한자음을 연구하는데 있어서, 가장 중심이 되는 문제는 한국한자음의 기층(모태)에 관한 문제와 한국한자음과 일본한자음의 유사성에 관한 것일것이다. 이제 까지 행해진 한국한자음의 기층에 관한 선행연구는, 약 세 가지 정도의 설로 요약될 수가 있다. 우선, 일본인 학자인 有坂秀世씨에 의해서 주창된 「宋代의 開封音설」과 河野六郎씨의 「唐代 長安音설」있고, 한국인 학자인 朴炳采씨의 「隋·唐初의 北方中原音설」을 들 수가 있다. 이중에서 오늘날 학계에서 통설로서 받아들여지고 있는 것은, 河野六郎씨의 「唐代長安音설」이며, 따라서 일본한자음과의 비교에 있어서도, 唐代長安音이라는 같은 모태를 갖는 漢音에 유사한 것으로 되어져있는 상태이다. 필자는 한국한자음에는 唐代長安音 그이전의 특징이 적지 않고, 또 일본한자음과의 비교에 있어서도 오음과의 유사성이 더 두드러진 것이 아닐까하는 의문을 갖게 되었다. 그 의문을 해결할 첫 단계로서 우선, 『訓蒙字會』의 한자음 聲母을 고찰해보기로 했다. 『訓蒙字會』의 한자음을 분석의 대상으로 삼은 것은, 『훈몽자회』가 한글이 창제되고 얼마 지나지 않은 시기에 편찬된, 이른 시기의 한자음자료라는 점과, 『東國正韻』 과 같이 그 시기의 중국한자음을 표기하기 위해서 만들어진 것이 아닌, 전래의 한자음(현실음)을 적어놓은 자료라는 점에서 이용가치가 높을 것으로 판단했기 때문이다. 본고에서는 『훈몽자회』의 한자음 중에서 성모(頭子音 부분)만을 대상으로 분석을 행하였는데, 분류는 중국의 中古音(隋 ·唐시대의 중국음)을 7音 37聲母로 분류한 소堂明保씨의 방법에 따랐다. 분석의 결과 ① 중고음의 유성음·무성음의 대립은 한국어의 음운체계에, 유성음과 무성음의 대립이 없기 때문에 반영되지 않고 일률적으로 평음(ㄱ,ㄷ,ㅂ등)으로 나타난다. 한편, 일본에는 유성·무성음의 대립이 淸音과 濁音이라는 형태로 존재하기 때문에, 중고음의 무성음은 청음으로, 중고음의 유성음은 탁음으로 대응되고 있다. ② 上古音(수· 당이전의 시기)의 鼻音聲母는, 한국한자음으로서는 비음 □이 어두에 오지 못한다는 제약에 의해서, □은 탈락하여 o'이 되지만, 나머지는 ㄴn이나 ㅁm와 같이 비음으로서 대응되고 있다. 단, 일(日)모에 한해서는, ㄴn이 아닌 有聲)의 齒音摩擦音인 △z로 대응되고 있다. 이것을 有坂秀世씨는 宋代의 開封音의 특징으로 추정하였고, 河野六郎씨도 당나라시대이후의 특징으로 규정짓고 있다. 그러나 본고에서는 당나라에 들어서면서, 상고음의 비음성모가 비음성을 잃게 되는데, 가장 빨리 非鼻音化가 진행된 것이 日母였다는 정과 다른 비음성모의 발달과정과 일모의 그것과를 견주어 보았을 때, 한국한자음의 齒音마찰음 △z은 당나라시대초기의 非비음화가 진행되는 초기 단계의 상태를 반영하는 것으로 해석하는 것이 타당하다고 생각했다. ③ 중고음의 유기음·무기음의 대립은, 일본어 音韻에는 有氣·無氣音의 구별이 없기 때문에, 반영되어 있지 않으나, 한국어에는 有氣音과 無氣音의 구별이 있기 때문에, 어느 정도는 반영되어 있는 것을 알 수 있었다. 단지, 그 반영하는 양상을 살펴보면, 齒音이나 舌音에 있어서 중고음의 有氣音聲母에 한국어의 有氣音으로 우선적으로 대응하는 현상이 보이지만, 중고음의 無氣音聲母에 한국어의 有氣音이 대응하거나, 有氣音聲母에 無氣音이 대응하거나, 혹은 중고음의 有氣音聲母에도 한국 한자 음으로서 有氣音이 나타나거나 해서, 중고음의 有氣音聲母에 는 한국어의 有氣音이, 無氣音聲母에는 한국어의 無氣音이 규칙적으로 대응하는 것이 아니고, 전혀 규칙성이 없이 대응되고 있다. 이에 관하여, 선행연구에 있어서는, 주로 諧聲符에의한 유추의 결과로서 처리 되어왔지만, 諧聲符에 의한 유추의 결과로 일괄적으로 처리하기에는 설명이 안 되는 부분이 많다고 생각해서, 본고에서는 그와 같은 예외적인 현상을 중국의 中古音이전의 上古音의 특징에 연관지어서 해석을 시도해보았다. 즉 중국의 상고음에 있어서는, 舌音(t、t '、d、n、l) 、齒音(ts、ts '、dz、s) 、牙喉音(k、k '、g、□·、h、□)、唇音(p、p '、b、m) 만의 구분이 있어서, 같은 舌音, 齒音, 牙喉音, 唇音내의 글자는 서로 바꾸어 쓸 수 있다(通)는 특징이 있었기 때문에, 한국어 한자음에 있어서 중고음의 유기음자와 무기음자의 구별이 규칙적으로 대응되지 않은 것을 이와 같은 상고음의 영향으로 생각했다. 특히, 이것은 우리말 ㄱk으로 주로 대응되는 見母나溪母에서, 喉音인 ㅎh으로 나타나는 경우가 적지 않다는 점과, 반대로 우리말의 ㅎh으로 대응되는 喉音聲母인 匣母에, ㄱk으로 나타나는 예가 적지 않다는 것등도 이러한 사실을 뒷받침해 줄 수 있다고 생각한다. 한국자음의 대응은 일본자음의 漢音이나 吳音의 대응에 비해서 그다지 규칙적이지 않고, 예외적인 사항이 많은데, 본고에서는 선행 연구와는 달리 그와 같은 예외들이 중국의 상고음의 자취를 남기고 있는 것으로 해석했다. 또한, 한·일 한자음의 비교에 있어서도 鼻頭音의 대응법이나, 匣母에서 보이는 공통적인 현상등 한국한자음과 吳音이 유사한 특징이 적지 않다는 것을 알게 되었다. 그럼으로써 이제껏 간과 되어왔던 한국자음과 吳音의 유사성에 관한 본격적인 연구가 필요하다는 것을 알게 되었다. 단지, 본고에서 예를 들었던 한자음은 『訓蒙字會』의 한 개의 자료에 불과하고, 그것도 韻母부분을 포함하지 않은 頭子音인 聲母에 한정한 고찰이었기 때문에, 일반적인 한국한자음의 특징을 규정 짖기에는 불완전한 부분이 많다. 또한, 훈몽자회의 한자음의 현대한자음으로의 발음변화등도 연구되어야 할 것으로 생각된다. 여러 가지 면에서 부족한 점이 많은 고찰이었지만, 새로운 각도에 한국한자음의 모태에 관해서, 또한, 한국한자음과 吳音과의 관련성에 관해서 해석을 시도해보았다는 것에서 의의가 있었다고 생각한다. 앞으로는 많은 한자음 자료의 고찰을 통해서, 한국한자음의 母胎와 한·일 한자음의 比較對照硏究를 해나가고 싶다.

미생물에 의한 축산 폐기물 퇴비화에 미치는 영향

신혜자 한국생명과학회 2002 생명과학회지 Vol.12 No.2

Several kinds of thermophilic, aerobic microorganisms (Bacillus genus), metal leaching microorganisms (Thiobacillus, T. ferooxidans), and other nondegradable chemical-degrading microorganisms (Pseudomonas genus) were utilized to study the effect on composting livestock manure. Under the Carbon-Nitrogen ratio (C/N) of 35∼40 and water content of 50∼65% conditions, the composting in the cycling drum reactor showed slower composting and lower temperature increase than that of the manual reactor. Element analysis after composting indicated relatively high levels of mineral contents with the substitutional effect of chemical fertilizer. Metal analysis before and after composting showed lower As in all, Cr in pig, Pb in cow, Hg in chicken, and Cu in cow manure compost than the regulation values. Compost maturity was ascertained by the several maturity tests. Salmonella and E. cozi detection test by SS or EMB agar plate confirmed the safety from the pathogenic microorganisms. The results suggest that the inoculation of metal and some other chemical degrading microorganisms during composting might decrease metal contamination and increase composting rate. 여러 종류의 호열성, 호기성 간균(Bacillus genus)군, 중금속 leaching 미생물군(Thiobacillus, T. ferooxidans), 그리고 여러 가지 난분해성 물질을 분해하는 미생물군 (Pseudomonas genus)을 활용하여 퇴비화의 조건을 연구하고 이를 이용하여 축산폐기물의 퇴비화에 미치는 효과를 연구하였다. 35∼40의 C/N비, 50∼65%의 함수율 범위에서 실험실용 회전드럼형 반응조에서의 퇴비화는 온도상승이 수동식 반응조보다 낮으며 느리게 일어났다. 퇴비화 후 성분분석에서 높은 수준의 광물질을 함유하는 것으로 화학비료 대체효과를 보여주며 퇴비화 전후 중금속 분석에서 As는 모든 퇴비에서, Cr은 돈분, ph은 축분, Hg은 계분, 그리고 Cu는 축분퇴비에서 규제값 이하를 보여주었다. 여러 가지 부숙도 분석에서 퇴비의 숙성도를 나타내었다. SS 또는 EMB agar plate을 이용한 살모넬라균과 대장균의 검사에서 병원균에 대한 퇴비의 안전성이 확인되었다. 이러한 결과는 금속 및 다른 난분해성 물질을 생분해하는 미생물을 투입하여 퇴비의 중금속감소와 퇴비화 속도증가의 가능성을 시사한다.

Ballet 음악

신혜자 이화여자대학교 무용학회 1976 무용 Vol.- No.9

이탈리아에서 발생한 발레가 발달한 것은, 루 이 왕조의 프랑스 궁정 에서이다. 그리고 프랑스 궁정 발레가 발전의 절정에 이른 것은 1643년에 서 1753년에 이르는 루이 14세 때였다. 루이 14세는 무용의 대가였다. 역사의 기록에 보면, 이 국왕은 유명한 무용 교사 보샹에게 20년 간을 두고 매일 연습을 했던 것이다. 그가 처음 궁정에서 열린 무도회에 참석한 것은 18세대였고, 무용가로서의 그찬란한 경력은 1652년에서 1670년까지의 18년간이었다. 몰리에르는대본을 썼었고 륄리는 음악을 작곡했었다.

히스티딘으로 표지된 람다 박테리오파아지 꼬리 단백질 J와 대장균 K-12와의 결합

신혜자(Hae Ja Shin) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.1

본 연구에서는 미생물 검출용 바이오센서 제작을 위해 재조합 람다 파아지 꼬리 단백질 J을 센싱 요소로 활용 가능한지를 조사하였다. 융합 단백질의 입체 장애를 최소화하기 위해 J 단백질 절편의 N-말단을 6X His-tag로 융합하고 HisTALON<SUP>TM</SUP> 컬럼으로 정제하였다. 정제 단백질은 약 38 kDa 크기를 SDS-PAGE에서 나타내며 anti-His 단클론 항체와 반응하였다. Anti-His 단클론 항체는 6HN-J를 처리한 E. coli K-12와 특이적으로 결합하나 BSA 처리하거나 6HN-J 처리한 다른 미생물들(Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa)과는 결합되지 않음을 보여주었다. 또한 정제 단백질과 숙주세포의 결합은 온전한 람다 파아지의 in vivo 숙주 표면 흡착을 약 1 μg/ml 단백질 농도에서 50%, 25 μg/ml 단백질 농도에서 거의 완전히 방해하였다. 결론적으로 재조합 6HN-J 단백질은 탁월한 선택성과 선별성으로 인해 바이오센서의 제작에서 센싱 요소로 활용 가능함을 시사한다. Detection of pathogenic microorganisms takes several days by conventional methods. It is necessary to assess microorganisms in a timely manner to reduce the risk of spreading infection. For this purpose, bacteriophages are chosen for use as a biosensing tool due to their host specificity, wide abundance, and safety. However, their lytic cycle limits their efficacy as biosensors. Phage proteins involved in binding to bacteria could be a robust alternative in resolving this drawback. Here, a fragment of tail protein J (residues 784 to 1,132) of phage lambda fused with 6X His-tag (6HN-J) at its N-terminus was cloned, overexpressed, purified, and characterized for its binding with microorganisms. The purified protein demonstrated a size of about 38 kDa in sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and bound with anti-His monoclonal antibodies. It bound specifically to Escherichia coli K-12, and not Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, or Pseudomonas aeruginosa in dot blotting. Binding of the protein to E. coli K-12 inhibited about 50% of the in vivo adsorption of the phage lambda to host cells at a concentration of 1 μg/ml 6HN-J protein and almost 100% at 25 μg/ml 6HN-J. The results suggest that a fusion viral protein could be utilized as a biosensing element (e.g., protein chips) for detecting microorganisms in real time.

카드뮴 및 납 검출을 위한 재조합 미생물 바이오센서

신혜자(Hae Ja Shin) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.5

바이오센서는 간단하고 저렴하게 일차적으로 현장 시료를 분석할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 유전자재조합으로 카드뮴을 검출할 수 있는 미생물 유래 바이오센서를 제작하였다. 이를 위해 카드뮴과 반응하는 CadC 유전자와 관련 프로모터를 PCR로 증폭하고 β-galactosidase 유전자(lacZ)와 결합하고 E. coli BL21 (DE3)에 형질전환하였다. 이 바이오센서 세포는 카드뮴 존재 하에서 β-galactosidase를 발현하며 기질인 CPRG을 분해하여 붉은색으로 발색된다. 카드뮴 검출용 바이오센서는 카드뮴으로 3시간 유도하였을 때 β-galactosidase 활성의 최고값을 보여주었으며 pH 5에서 가장 좋은 활성도를 나타내었다. 카드뮴 검출용 바이오센서는 0.01 μM에서 10 mM 카드뮴에서 검출범위를 보여주었으며 0.01~10 μM에서 직선관계의 검정선(y= 0.98 X + 0.142, R²=0.98)를 나타내었다. 중금속 중에서 카드뮴과 납에서 높은 반응성을 보여주었으며 수은과 구리에서는 전혀 반응하지 않았으나 주석과 코발트에서도 약간의 반응성을 나타내었다. 카드뮴을 spike 한 폐수에서의 반응이 완충용액에 spike한 것(control)과 비슷하게 나타났다. 이는 카드뮴 검출용 바이오센서가 전처리를 하지 않은 현장시료에서도 반응성을 보여주어 현장시료의 간단하고 저렴한 일차적 검출에 활용될 수 있음을 시사한다. Biosensors have been used as first-step monitoring tools to detect on-site samples in a simple and cost-effective manner. Numerous recombinant microbial biosensors have been exploited for monitoring on-site toxic chemicals and biological signals. Herein, a recombinant microbial biosensor was constructed for monitoring cadmium. The cadmium responding cadC regulatory gene and it’s promoter from Staphylococcus aureus was amplified through PCR, fused with the lacZ gene, and transformed into Escherichia coli BL21 (DE3) cells. In the presence of cadmium, the biosensor cells express β-galactosidase showing red color development with chlorophenol red β-galactopyranoside (CPRG) as the enzymatic substrate. The biosensor cells showed the best β-galactosidase activity after 3 hr induction with cadmium at pH 5 and a detection range from 0.01 μM to 10 mM cadmium with a linearity from 0.01 to 0.1 μM cadmium (y = 0.98 x + 0.142, R² = 0.98). Among the heavy metals, cadmium and lead showed good responses, tin and cobalt showed medium responses, and mercury and copper showed no responses. The biosensor cells showed good responses to several waste waters similar to buffer solution, all spiked with cadmium. The biosensor described herein could be applied for on-site cadmium monitoring in a simple and cost-effective manner without sample pretreatments.

韓国漢字音に残された中国上古音的な特徵

?惠慈(신혜자) 가천대학교 아시아문화연구소 2001 아시아문화연구 Vol.5 No.-

Immobilization of Recombinant Bacterial Biosensors

Hae Ja Shin(신혜자) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.9

본 연구에서는 페놀 화합물들을 현장에서 검출하기 위해 간단하고 간편한 일회용 재조합 박테리아 바이오센서 시스템을 개발하였다. 플라즈미드 pLZCapR을 함유하는 E. coli 세포를 β-galactosidase 기질인 CPRG와 함께 96-well plate. wells. agarose로 고정하였다. 이 바이오센서는 현장에서 발색을 위한 별도의 기질을 추가하거나 불편한 기기 사용 또는 시료의 전 처리를 필요로 하지 않는다. 시료의 측정은 간단히 적은 부피(<100 μl)의 현장 시료를 바이오센서를 포함하는 wells에 넣고 발색을 관찰하여 측정하였다. 또한 6% DMF, 0.1% SDS 그리고 10mM CaCl2를 첨가하여 agarose 고정에 의한 화합물의 세포내 확산 제한을 감소시켜 보다 더 나은 발색을 얻을 수 있었다. 따라서 이 고정된 미생물 유래 재조합 바이오센서 시스템은 현장에서 환경오염물질들을 간단하게 확인하고 정량 하는 유용한 접근 방법이 될 것으로 사료된다. We herein report the development of an agarose-gel-immobilized recombinant bacterial biosensor simple system for the field monitoring of phenolic compounds. Escherichia coli cells harboring the pLZCapR plasmid, which was previously designed to express the β-galactosidase reporter gene in the presence of phenolic compounds, were co-immobilized with a substrate [chlorophenol red β-galactopyranoside (CPRG) in agarose gel, and dispensed to the wells of a 96-well plate. Field samples were added to the wells and color development was monitored. In the presence of 5 μM to 10 mM of phenol, the biosensor developed a red (representing hydrolysis of CPRG) color. Other phenolic compounds were also detected by this immobilized system, with the pattern resembling that previously reported for the corresponding non-immobilized biosensor. The immobilized cells showed optimum activity when the gel was simultaneously supplemented with 6% dimethyl formamide (DMF), 0.1% SDS and 10 mM CaCl2. The immobilized biosensor described herein does not require the addition of a substrate or the use of unwieldy instruments or sample pretreatments that could complicate field studies.

Applications of Microbial Whole-Cell Biosensors in Detection of Specific Environmental Pollutants

Hae Ja Shin(신혜자) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.1

미생물 세포 바이오센서는 환경오염물질의 모니터링을 위한 좋은 분석도구가 될 수 있다. 이는 리포터유전자들(예로, lux, gfp or lacZ)을 방향족 화합물이나 중금속과 같은 오염물질에 반응하는 유도 조절유전자와 결합하여 만든다. 이러한 유전자 재조합기술을 이용하여 많은 종류의 미생물 바이오센서가 개발되었으며 환경, 의학, 식품, 농업, 및 방위등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한 바이오센서의 민감도와 검출범위는 조절유전자의 변형을 통해 증가시킬 수 있다. 최근에는 미생물 바이오센서 세포를 고효율 검색용 세포 에레이의 칩, 광섬유 등에 고착하여 활용하고 있다. 본 논문은 특이 오염물질의 검출을 위한 유전자 재조합으로 만든 미생물 세포 바이오센서의 현황과 미래에 대해 고찰한다. Microbial whole-cell biosensors can be excellent analytical tools for monitoring environmental pollutants. They are constructed by fusing reporter genes (e.g., lux, gfp or lacZ) to inducible regulatory genes which are responsive to the relevant pollutants, such as aromatic hydrocarbons and heavy metals. A large spectrum of microbial biosensors has been developed using recombinant DNA technology and applied in fields as diverse as environmental monitoring, medicine, food processing, agriculture, and defense. Furthermore, their sensitivity and target range could be improved by modification of regulatory genes. Recently, microbial biosensor cells have been immobilized on chips, optic fibers, and other platforms of high-throughput cell arrays. This paper reviews recent advances and future trends of genetically modified microbial biosensors used for monitoring of specific environmental pollutants.