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Nakyoung Kim(김나경),Dae-hyuk Kweon(권대혁),Sung-Koo Kim(김성구) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.6
본 연구는 어류 병원균의 비 유전성을 가지는 항생제 내성균인 persister cell에 관한 연구이다. Persister cell은 기존의 항생제를 분해하는 저항균체(resistant cell)와는 다른 특성으로 항생제에 대한 저항성을 가지는데, 항생제가 존재하는 환경에서 새로운 기작으로 항생제에 대한 내성을 형성한다. 그래서 기존의 양식장에서 어류를 키울때 어류에 투여하는 항생제는 일반적인 균주의 사멸 항생제 농도보다 더 높은 농도의 항생제를 투여하게 된다. 특히, E. tarda에 대한 다양한 항생제가 개발되어 있지만 내성균의 출현으로 그 효과가 좋지 않으며, 또한 persister cell에 의한 질병 재발을 방지하기 위해 균사멸 농도보다 훨씬 높은 농도의 항생제를 처리하고 있다. Persiser cell의 특이적인 저감 효과를 확인 하기 위하여 선별된 3종의 식물 추출물(돌외, 예덕나무, 상산)을 항생제와 함께 사용하였으며, 돌외와 예덕나무가 100 ㎍/㎖, 상산은 200 ㎍/㎖의 농도에서 persister cell의 사멸효과를 나타내었다. 또한 넙치를 이용한 12일간의 누적 폐사율을 조사한 결과, 식물 추출물과 항생제 혼합액의 복강 투여구가 항생제 단독의 복강 투여구 보다 낮은 누적 폐사율이 관찰되었고, 항생제에 첨가한 식물 추출물의 농도가 돌외 30 ㎍/㎖, 예덕나무 10 ㎍/㎖, 상산 10 ㎍/㎖의 농도 투여구에서 가장 낮은 누적 폐사율을 나타내었다. 따라서 본 연구에 사용된 세가지 추출물들(돌외, 예덕나무, 상산)은 항균 활성을 가지지 않은 농도에서 항생제와 병용하여 persister cell의 저감 효과가 있음을 확인하였다. High concentration of antibiotics has been used to treat the outbreak of edwardsiellosis caused by Edwardsiella tarda in aquaculture. However, not all of the bacteria have been killed with high concentrations of antibiotics treatment by the formation of persister cells with a dormant state. The main objective of this study was to kill persister cell using antibiotics with the addition of natural plant compounds. Antibiotics used in this study consist of 100 ㎎/㎖ florfenicol and 100 ㎎/㎖ amoxicillin. Ten natural plant compounds with persister cell inhibitor activity to E. coli were obtained from Protein Engineering and Systems Biology Lab. of Sungkyunkwan University. The persister cell inhibition activities of those natural plant compounds were evaluated in test tube. Concentrations of the antibiotics were in the ranges of 25~200 ㎍/㎖. The persister cell formation was observed after 16 hours of culture. Persister cells were killed by antibiotics with natural plant compounds. Among ten natural plant compounds, Gynostemma pentaphyllum, Mallotus japonicus, and Orixa japonica showed persister cell formation inhibition activities. The optimal concentrations of G. pentaphyllum, M. japonicus, and O. japonica for the inhibitor of persister cell formation were 100 ㎍/㎖, 100 ㎍/㎖, and 200 ㎍/㎖, respectively. In vivo study was carried out to evaluate the effect of the antibiotics with natural plant compounds using aquacultural fish, olive flounder, as test animals. G. pentaphyllum, M. japonicus, and O. japonica of 30 ㎍/㎖, 10 ㎍/㎖, and 10 ㎍/㎖ with antibiotics reduced cumulative mortalities, showing the effectiveness of persister cell inhibition.
D-xylose에서 D-xylulose로의 전환을 위한 D-xylose Isomerase의 정전기적 고정화
항누엔티 ( Nguyen Thi Hang ),김성건 ( Sung Gun Kim ),권대혁 ( Dae Hyuk Kweon ) 한국미생물생명공학회 ( 구 한국산업미생물학회 ) 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.2
D-Xylose는 Saccharomyces cerevisiae에서 기질로 이용될 수 없어 S. cerevisiae가 이용 가능한 D-xylulose로의 전환이 요구된다. 효소고정화 시스템을 통한 D-xylose로부터 D-xylulose로의 전환을 위해 대장균의 D-xylose 이성화효소(XI)의 카르복시 말단에 양이온 교환수지를 이용한 단순 정제 및 고정화가 가능하도록 10-arginine tag(R10)을 융합하였다. 융합단백질인 XIR10은 재조합 대장균에서 과잉발현되었고 단일 단계의 양이온 교환 크로마토그라피를 통하여 고순도로 정제되었다. 정제된 XIR10은 카르복시 말단의 10-arginine tag과의 정전기적 상호작용을 통하여 양이온교환수지에 고정화되었다. 고정화 및 비고정화된 XIR10은 넓은 범위의 pH 및 온도에서 비슷한 D-xylose 이성화효소활성을 보였다. 이 결과는 양이온 교환수지로의 고정화는 XIR10의 효소적 기능에 영향을 주지 않는다는 것을 나타낸다. 고정화된 XIR10의 최적화된 조건에서 D-xylose의 25%는 D-xylulose로 이성화되었다. 본 연구의 결과들은 10-arginine tag과 양이온 교환수지간의 상호작용을 통해 정전기적 고정화된 XIR10이 D-xylose로부터 D-xylulose로의 전환에 응용 가능하다는 것을 명확하게 보여주었다. Since D-xylose is not fermentable in Saccharomyces cerevisiae, its conversion to D-xylulose is required for its application in biotechnological industries using S. cerevisiae. In order to convert D-xylose to D-xylulose by way of an enzyme immobilized system, D-xylose isomerase (XI) of Escherichia coli was fused with 10-arginine tag (R10) at its C-terminus for the simple purification and immobilization process using a cation exchanger. The fusion protein XIR10 was overexpressed in recombinant E. coli and purified to a high purity by a single step of cation exchange chromatography. The purified XIR10 was immobilized to a cation exchanger via the electrostatic interaction with the C-terminal 10-arginine tag. Both the free and immobilized XIR10 exhibited similar XI activities at various pH values and temperatures, indicating that the immobilization to the cation exchanger has a small effect on the enzymatic function of XIR10. Under optimized conditions for the immobilized XIR10, Dxylose was isomerized to D-xylulose with a conversion yield of 25%. Therefore, the results of this study clearly demonstrate that the electrostatic immobilization of XIR10 via the interaction between the 10-arginine tag and a cation exchanger is an applicable form of the conversion of D-xylose to D-xylulose.