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Stenotrophomonas sp. OK-5에서 분리한 NAD(P)H-Nitroreductase의 생리학적 및 분자생학적 특성 연구
호은미,강형일,오계현,Ho Eun-Mi,Kahng Hyung-Yeel,Oh Kye-Heon 한국미생물학회 2004 미생물학회지 Vol.40 No.3
TNT 분해 세균 Stenotrophomonas sp. OK-5는 세 개의 다른 NAD(P)H-nitroreductase의 활성 fractions (NTR fractions I, II, III)을 갖고 있는 것으로 확인된 바 있다. 본 연구에서는 NTR fractions I, II, III에 대한 생리학적 특성과 분자생물학적 특성을 규명하고자 하였다. TNT에 대한 균주 OK-5의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 활성은 억제 물질인 $\beta$-mercaptoethanol의 첨가 시에 효소의 활성 이 모두 억제되는 것으로 확인되었다. TNT와 그 유사 기질을 이용하여 균주 OK-5에서 분리된 NTR의 기질 특이성을 조사한 결과, nitrobenzene, 그리고 RDX에 대 해서는 비교적 활성 이 높게 나타났으나 2,6-DNT와 2,4-DNT에서는 낮은 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 균주 OK-5에서 정제된 NTR fraction I의 N-말단 아미노산 서 열은 $^1MSDLLNADAVVQLFRTARDS^20$로 분석되었고, Xanthomonas campestris의 NTR과 X. axonopodis의 NTR에서 각각 70%와 65%로 비교적 높은 유사성을 가지는 것으로 나타났다. 균주 OK-5의 NTR fraction I의 효소를 암호화하는 SmOK5nrI 유전자의 염기서열을 확인하고 분석된 유전자로부터 유추되는 아미노산 서열을 각각 비교한 결과 X. campestris의 NTR과 81%, X. axonopodis의 NTR과 75%,그리고 Streptomyces avermitilis의 NTR과 30%의 유사성이 있는 것으로 조사되었으나, Pseudomonas putida KT2440의 NTR (pnrB)과는 16%로 낮은 유사성이 있는 것으로 확인되었다. Stenotrophomonas sp. OK-5 capable of degrading TNT has been found to have three nitroreductase fractions designated as NTR fractions I, II, and III. NTR in a previous study. This study was attempted to reveal physiological and molecular characteristics of NTR fractions I, II, and III in strain OK-5. Several chemicals (e.g., EDTA, NaCl, dithiothreitol, $\beta$-mercaptoethanol) were tested for their effect on enzyme activity of NTRs, demonstrating that enzyme activities of NTR fractions I, II, and III from OK-5 were inhibited in the presence of $\beta$-mercaptoethanol. Substrate specificity test showed that NTR fractions I, II, and III all have over 70% enzyme activities for nitrobenzene or RDX as a substrate. N-terminal amino acid sequence of NTR fraction I from Stenotrophomonas sp. OK-5 was $^1MSDLLNADAVVQLFRTARDS^20$ and exhibited 70% sequence homology with that of NTR from Xanthomonas campestris. NTR I gene from Stenotrophomonas sp. OK-5 (SmOK5nrI) shared extensive sequence homology in deduced amino acid sequence of PCR product with NTRs from Xanthomonas campestris (81 %), X. axonopodis (75%), Streptomyces avermitilis(30%), whereas they had low homology with that from P. putida KT2440 (pnrB) (16%).
Aniline 분해세균 Delftia sp. JK-2에서 분리된 Catechol 2,3-dioxygenase의 N-말단 아미노산 서열 분석
황선영,강형일,오계헌,Hwang Seon-Young,Kahng Hyung-Yeel,Oh Kye-Heon 한국미생물학회 2005 미생물학회지 Vol.41 No.1
본 연구에서는 이 전 연구에서 단일 탄소원과 질소원 및 에너지원으로 aniline을 이용하는 Delftia sp. JK-2에서 분리, 정제된 바 있는 C2,3O의 N-말단 아미노산과 DNA 서열을 분석하였다. Aniline에서 배양한 Delftia sp. JK-2에서 분리된 약 35kDa의 C2,3O의 N-말단 아미노산 서열을 분석 한 결과 $^1MGVMRIGHASLKVMDMDAAVRHYENV^{26}$로 Pseudomonas sp. AW-2와 Comamonas sp. JS765의 C2,3O와 일치하는 것으로 나타났다. 위에서 확인된 아미노산 서열을 바탕으로 제작된 primer와 JK-2의 total genomic DNA를 기질로 사용하여 PCR을 수행한 결과 약 950 bp의 유전자 증폭산물을 획득하였다. 이 증폭산물 중 정확히 확인된 890 bp의 염기서열을 분석한 결과 Delftia JK-2의 C2,3O유전자 염기서열은 Pseudomonas su. AW-2의 C2,3O와 일치하였으며 Comamonas sp. Js765의 C2,3O와 $97\%$의 높은 상동성을 나타내었다. The aim of this work was to investigate the N-terminal amino acid sequence of catechol 2,3-dioxygenase isolated from Delftia sp. JK-2, which could utilize aniline as sole carbon, nitrogen and energy source. Molecular weight of the enzyme was determined to approximately 35 kDa by SDS-PAGE. N-terminal amino acid sequence of C2,3O from strain JK-2 was $^1MGVMRIGHASLKVMDMDAAVRHYENV^{26}$, and exhibited high sequence similarity with that of C2,3O from Pseudomonas sp., Comamonas sp. JS765, Comamonas test-osteroni, or Burkholderia sp. RP007. Approximately 950-bp C2,3O was obtained through PCR using the primers derived from N-terminal amino acid sequence. Analysis of the DNA sequence revealed that the deduced 296 amino acid sequences were determined, and it showed $100\%$ identity with C2,3O from Pseudomonas sp. AW-2 and $97\%$ similarity with Comamonas sp. JS765.
패류에서 분리한 고농도 streptomycin에 대해 저항성인 대장균의 저항성 유전자
임찬석,이영선,강형일,안삼영,정재성,Lim, Chan Seok,Lee, Young Sun,Kahng, Hyung-Yeel,Ahn, Samyoung,Jung, Jae Sung 한국미생물학회 2018 미생물학회지 Vol.54 No.3
2015년 4월부터 2016년 3월까지 우리나라에서 채취한 패류로부터 분리한 대장균 중에서 고농도의 streptomycin에 저항성을 갖는 균주의 저항성 유전자를 조사하기 위하여 이 연구를 수행하였다. 패류 시료로부터 분리한 269개 대장균 중에서 최소저해농도(MIC)가 $1,024{\mu}g/ml$ 이상인 40개 균주를 선발하여 PCR을 통해 저항성 유전자를 확인하였다. 전체의 77.5%가 strA-strB 유전자를 가지고 있어 출현빈도가 가장 높았으며, 그 다음이 aadA 유전자로 30.0%에 달하였다. 6개 균주(15.0%)는 aadA와 strA-strB를 함께 가지고 있었다. 반면에 3개 균주(7.5%)는 조사된 두 유전자 어느 것도 가지고 있지 않았다. 동일한 저항성 유전자를 가지고 있으면서 MIC가 다른 이유를 real-time PCR로 규명하였다. aadA 또는 strA-strB를 단독으로 가지고 있는 균주들 사이에 MIC가 다른 이유는 가지고 있는 저항성 유전자의 copy number에서 차이가 나기 때문이었다. The aim of this study was to investigate the distribution of resistance genes in high-level streptomycin resistant Escherichia coli isolated from shellfish collected between April 2015 and March 2016 in Korea. From the 269 E. coli isolates obtained from shellfish samples, a total of 40 streptomycin-resistant isolates with MICs of > $1,024{\mu}g/ml$ were screened and the prevalence of streptomycin resistance determinants was analyzed by PCR. Among the isolates, strA-strB gene structure (77.5%) was the most frequent streptomycin resistance determinant, followed by aadA (30.0%). Six isolates (15.0%) simultaneously contained aadA and strA-strB determinants, whereas three of the isolates (7.5%) did not contain both resistance determinants examined in this work. The difference of MICs between the isolates having the same resistance gene was elucidated by real-time PCR results. The copy number of resistance genes differed considerably among the isolates, which solely harbored an aadA or strA-strB and showed different MICs.
갯지렁이(Perinereis aibuhitensis)에서 분리한 광염성 해양 미생물 Bacillus sp. EBW4의 특성 및 유기물 분해능 분석
신세연,이상석,이동헌,강경호,강형일,Shin, Seyeon,Yundendorj, Khorloo,Lee, Sang-Suk,Lee, Dong-Heon,Kang, Kyoung-Ho,Kahng, Hyung-Yeel 한국미생물학회 2013 미생물학회지 Vol.49 No.1
본 연구에서는 연안갯벌 갯지렁이(Perinereis aibuhitensis)에서 분리한 광염성 미생물, Bacillus sp. EBW4의 특성과 다양한 환경조건에서 유기물 분해능을 분석하였다. 16S rRNA 염기서열에 기초하여 동정한 결과, 균주 EBW4는 Bacillus hemicentroti $JSM076093^T$와 98.3%, Bacillus hwajinponensis SW-$72^T$와 97.96% 그리고 Bacillus algicoa $KMM3737^T$와 96.28%의 상동성을 보였다. EBW4의 생장 가능한 온도 범위는 $4-40^{\circ}C$, 염분도 범위는 0-17%, pH 범위는 5-9로 나타나 EBW4는 광염성 균주로 밝혀졌다. EBW4의 세포막을 구성하는 주요 지방산으로는 anteiso $C_{15:0}$, iso $C_{16:0}$, anteiso $C_{17:0}$, iso $C_{14:0}$ 등으로 각각 48.2, 12.1, 11.6, 9.4% 비율로 나타났다. EBW4는 탄수화물, 단백질, 지방 등 다양한 고분자 유기물을 분해할 수 있는 DNase, amylase, protease, lipase 등의 효소 활성뿐만 아니라, alkaline phosphatase, esterase (C4), leucine arylamidase 그리고 ${\alpha}$-chymotrypsin 효소활성도 가지고 있었다. 다양한 염분 농도 조건에서 합성폐수를 이용한 실험에서 EBW4은 조사한 모든 범위의 염분 조건에서도 유기물 분해능이 우수하였다. In this study, euryhaline marine microorganism, Bacillus sp. strain EBW4 isolated from polychaete (Perinereis aibuhitensis) of Suncheon Bay was physiologically, biochemically and genetically characterized. Based on 16S rRNA sequence, EBW14 was found to share 98.25% similarity with Bacillus hemicentroti $JSM076093^T$, 97.96% similarity with Bacillus hwajinponensis SW-$72^T$ and 96.28% similarity with B. algicoa $KMM3737^T$, respectively. The temperature range for the growth of strain EBW4 was $4-40^{\circ}C$, NaCl concentration range 0-17% and pH range pH 5-9, revealing that EBW4 was euryhaline bacterium. Major fatty acids in strain EBW4 were composed of anteiso $C_{15:0}$ (48.2%), iso $C_{16:0}$ (12.1%), anteiso $C_{17:0}$ (11.6%) and iso $C_{14:0}$ (9.4%). EBW4 was found to have DNase, amylase, protease and lipase for the degradation of macromolecules such as DNA, carbohydrates, proteins, lipids, etc. The enzyme activities of alkaline phosphatase, esterase (C4), leucine arylamidase and ${\alpha}$-chymotrypsin were also found in strain EBW4. Analysis of the biodegradation ability of EBW4 for organic hydrocarbons under different salinity conditions using synthetic water waste revealed that EBW4 exhibited the ability to degrade organic hydrocarbons very quickly, suggesting strain EBW4 may be a good candidate for the application to various industries.
순천만 갈대근권 토양으로부터 얻은 PAH 분해세균의 특성 분석
김성현,강성미,오계현,김승일,윤병준,강형일,Kim Sung-Hyun,Kang Sung-Mi,Oh Kye-Heon,Kim Seung-Il,Yoon Byoung-Jun,Kahng Hyung-Yeel 한국미생물학회 2005 미생물학회지 Vol.41 No.3
This study was accomplished in order to collect fundamental data on microbial roles in recycling process of reed rhizosphere. Sunchon bay, which is considered as one of the marsh and mud environments severely affected by human activities such agriculture and fisheries, was selected as a model place. In our initial efforts, two bacterial consortia were obtained by enrichment culture using PAH mixtures containing anthracene, naphthalene, phenanthrene and pyrene as the sources of carbon and energy, and four pure bacteria capable of rapid degradation of PAH were isolated from them. Four strains designated as SCB1, SCB2, SCB6, and SCB7 revealed by morphological, physiological and molecular analyses were identified as Burkholderia anthina, Alcaligenes sp., Achromobacter xylosoxidans., and Pseudomonas putida, respectively with over $99{\%}$ confidence. Notably, Burkholderia anthina SCB1 and Alcaligenes sp. SCB2 were found to utilize anthracene and pyrene more quickly than naphthalene and phenanthrene, whereas Achromobacter xylosoxidans SCB6 and Pseudomonas putida SCB7 exhibited similar growth and degradation patterns except for pyrene. These facts suggest that the rhizosphere microorganisms capable of PAH degradation might be used to clean up the contamination sites with polycyclic aromatic hydrocarbons. 본 연구는 농업과 어업, 그리고 생태체험과 같은 인간들의 활동으로 인하여 상당히 영향을 받는 갯벌환경 중의 하나인 순천만을 모델장소로 갈대의 환경정화 기능에 있어 근권에 분포하는 미생물의 역할에 대한 기초 자료를 얻고자 수행하였다. 우선, 순천만의 갈대근권 토양을 시료로하고 anthracene, naphthalene, phenanthrene, pyrene 등이 첨가된 다환성 방향족 화합물(polycyclic aromatic hydrocarbons; PAH)을 탄소원 및 에너지원으로 하는 농화 배양을 통하여 두 개의 consortium을 획득하였다. 두 consortium으로부터 순수 분리된 우수한 PAH분해능을 갖는 4개의 균주(SCB1, SCB2, SCB6,그리고 SCB7)를 형태 및 생리학적 특성과 16S rRNA유전자서열을 기초로 분석한 결과 각 균주는 $99{\%}$ 이상의 신뢰도로 Burkholderia sp., Aicaligenes sp., Achromobacter sp., and Pseudomonas sp.로 동정되었다. 주목할 만한 점은 Burkholderia sp. SCB1과 Alcaligenes sp. SCB2는 naphthalene이나 phenanthrene보다 훨씬 안정되어 있는 구조의 anthracene이나 pyrene에서 더 빠른 성장률과 기질 분해율을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 반면,Achromobacter sp. SCB6와 Pseudomonas sp. SCB7은 pyrene을 제외한 다른 시험기질에 대하여 유사한 성장 및 분해패턴을 나타내었다. 이러한 결과는 주요한 염습지 식물중의 하나인 갈대의 근권에서 살아가는 이들 PAH 분해 균주들이 PAH와 같은 물질로 오염된 근권 환경의 정화작용에 중요한 역할을 할 수 있음을 제시해 주었다.