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유전자 재조합 생물 발광 균주를 이용한 순수 오염물과 토양시료의 독성도 평가
공인철(In Chul Kong),김진영(Jin Yeong Kim),이선희(Sun Hee Lee),고경석(Kyung Seok Ko) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.2
본 연구에서는 중금속 오염물 생물 검정 수행에 영향을 미치는 조건들에 대해서 조사하였다. 오염 시료의 희석 최소 화의 필요 조건인 낮은 균주와 시료의 비율(0.5 : 9.5)에서도 실험을 수행할 정도의 발광 활성이 관찰되었다. Sodium lactate와 KNO₃를 첨가한 조건에서 대조군에 대해 약 2.6~4.0배의 발광이 관찰되었다. 시료 희석(추출)용액으로는 발광 영향에 중요한 끼치지 않는 증류수와 MSM이 적절하였다. 본 방법은 중금속에 대해서는 매우 민감하였지만 유기오염물에 대해서는 민감하 지 않은 것으로 나타났다. 11지역의 토양 시료추출액은 대조군의 29~111% 발광활성을 나타내었다. 각 시료별 총중금속 농도와 독성 영향 간의 상관성을 예측하기는 어려웠지만 시료의 중요 오염물(비소)에 기준한 두 그룹 간에 통계적 차이의 가능성이 있음을 확인하였다(높은 비소와 낮은 비소 그룹은 각 44%와 20%의 독성도). Various factors affecting on the bioassay were investigated. Experiments with a low mixture ratio (cell to toxicant solution) of 0.5 : 9.5 (v/v) produced observable bioluminescence intensity for assay. Both sodium lactate and potassium nitrate stimulate bioluminescence activity; 2.6~4.0 times of control. Distilled water and MSM, which gave non significant effects on the bioluminescence activity, were determined as proper diluent or extract solutions. A wide range of toxic responses of metals and organics were observed. In general, organics were much less sensitive than metals. Samples collected from eleven sites showed the bioluminescence activity ranging from 29 to 111% of the control. Significant correlation between toxicity and total metal contents was not observed, but the toxicity of two groups, sorted based on the contaminated arsenic concentration in soils, was 44% and 20%, showing considerable differences.
고정화한 유전자 재조합 균주 Pseudomonas putida mt-2 KG1206의 톨루엔 계열 화합물에 대한 생물발광 활성 조사
공인철(In Chul Kong),정홍경(Hong Kyung Jung),고경석(Kyung Seok Ko) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.2
본 연구에서는 톨루엔 계열 화합물로 오염된 환경에 대해 고정화한 유전자 재조합 균주 KG1206의 적용 가능성에 대해 조사하였다. 재조합 균주 KG1206은 직접 유도제인 m-toluate, benzoate 뿐만 아니라 톨루엔, 자일렌 이성질체가 간접 유도제로서 발광 활성을 나타낸다. 연구에 의해 결정된 고정화 프로토콜의 최적 조건은 다음과 같다: 균주 농도(1:1 (v/v)), 오염원 용액(인산염 완충액), 발광 측정에 필요한 비드 수(4개), 5가지 오염원에 대한 최대 발광 활성은 일반적으로 m-toluate>p-xylene>톨루엔>o-xylene>m-xylene 순으로 나타났다. 생물발광과 오염원 감소는 HPLC로 확인하였으며, 고정 균주에 의해 초기 5 mM m-toluate는 5시간 배양 후 약 48%의 감소율을 나타내었으며 계속 분해되는 경향이 관찰되었다. 알긴산 균주 고정화에 대한 본 연구 결과는 톨루엔 계열 화합물을 함유한 석유계 탄화수소에 오염된 특정 환경을 생물학적 모니터링에 유용한 방법으로 사용할 수 있을 것이다. In this study, the applicability of alginate-immobilized Pseudomonas putida mt-2 KG1206 on the environments, contaminated with toluene analogs was conducted. Genetically engineered strain KG1206 produces light by direct (m-toluate, benzoate) and indirect (toluene, xylenes) inducers. The protocol for the alginate-immobilization was determined in terms of the cell to alginate ratio, solution, proper number of alginate beads, and other conditions. Maximum bioluminescences of five chemicals by immobilized strain were generally observed in following orders: m-toluate>p-xylene>toluene>o-xylene>m-xylene. In relationship between bioluminescence activity and inducer reduction, initial m-toluate (5 mM) in solution was removed approximately 48% of initial at 5 h exposure, showing continuous decrease of inducer chemical in solution. These results of study with alginate-immobilized beads would be useful, especially, for biomonitoring of contaminated environments with specific compounds, such as petroleum hydrocarbon compounds including toluene analogs.
유전자재조합균주를 이용한 생물모니터링에 중금속 오염물이 미치는 영향 평가
공인철,김진영,고경석,Kong, In Chul,Kim, Jin Young,Ko, Kyung-Seok 한국지하수토양환경학회 2013 지하수토양환경 Vol.18 No.4
This research focused on the effects of heavy metals on the biomonitoring activity of genetically engineered bioluminescent bacteria, Pseudomonas putida mt-2 KG1206. KG1206 was exposed to single or binary mixtures of different heavy metals as well as soils contaminated with heavy metals. In case of single exposure with different inducer pollutant, the toxicity order was as followings : As(III) > Cd, As(V) >> Cu, Cr(VI). The toxic effects of the binary mixtures was compared to the expected effect based on a simple theory of probabilities. The interactive effects were mostly additive, while in few cases antgonistic and synergistic mode of action was observed for some concentration combinations. No considerable correlation was found between the total metal contents in soils and the bioluminescence activity of each sample. However, statistically significant differences (p = 0.0102) were observed between two groups, classified based on arsenite contamination. These results demonstrate the usage of recombinant bioluminescent microorganism in biomonitoring and the complex interactive effects of metals.
공인철 ( In Chul Kong ),이용상 ( Yo Sang Lee ) 한국환경영향평가학회 2003 환경영향평가 Vol.12 No.1
Bacterial activities of dam reservior sediments were assssed using the methods of viable countes,ATP contents,dehydrogence a activity, and oxygen consumption.Viable heterorophs in collected sediments were observed in the range of 10^6∼10^10 CFU/g dry wt. sediments all assessed methods showed high activities in sediment samples collected from near dam site. In additionm bacteria increase in sediments amended wth cellulose, starch, lipid, and protein compounds, Various ranges of sediciotics and heavy metals resistance bateria were also detected, 10∼100 times less numbers of Cd resistance bacteria were also detedcted were observed compared with thodse of Pb and Cr.In general, antibionresistance grops were in the range of 10^-1∼10^_6 Tmes of cintrol.
공인철(In Chul Kong),권효정(Hyo Jung Kwon),고경석(Kyung Seok Ko) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.8
본 연구에서는 4종류의 상이한 생물 검정법(유전자 재조합 균주 RB1436 발광 활성, 4종 씨앗 발아, Bacillus lichemiformis의 α-glucosidase 효소 활성, Salmonella typhimurium이용한 Ames test)을 이용하여 비소 화합물의 독성을 평가하였다. 검정법에 따라 상이한 민감도를 보였지만, 전체적으로 As(III)가 As(V)보다 높은 독성을 나타내었다. 씨앗 4종의 발아에 대한 민감도는 씨앗에 따라 상이하게 조사되었다. 상추(Lactucus)와 알타리무(Raphanus) 씨앗종이 대체적으로 높은 민감도를 보였으며 검정법에 적절한 씨앗종으로 조사되었다. 유전자 변이 검정법에서는 As(III)에 대해서는 1 mg/L 농도에서 TA 98 균주는 높은 복귀돌연변이 현상(MR = 5.1)이 조사되어, 높은 발암 가능성을 나타내었다. 비소화합물에 대해서 방법별 민감도는 일반적으로 효소 이외에는 높은 민감도를 나타내었다. 다양한 급성 독성 생물 검정법에 대한 통합 자료는 향후 오염원에 대한 독성 생물 평가에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. The acute toxicity of arsenic compounds was assessed and compared using following four bioassays; bioluminescence activity of the recombinant strain RB1436, germination of four different seeds, α-glucosidase activity produced by Bacillus lichemiformis, acute genetic revertant mutation using mutant strain Salmonella typhimurium. Different sensitivities were observed among tested bioassays, but generally the toxicity by arsenite was greater than that of arsenate. Among tested four seeds, sensitivities of Lactucus and Raphanus were greater than others, and these two seed types were appeared as proper type for bioassay. High revertant mutation ratio (5.1) was observed with 1 mg/L arsenite, indicating high mutagenicity. The sensitivity of α-glucosidase activity on arsenic compounds was much lower than other methods. The evaluation of interactive toxic effects using various bioassays may comprise a useful tool for the bioassessment of environmental pollutants.