PCR 방법에 의한 결핵균의 신속한 동정

김한복(Han Bok Kim),강창수(Chang Soo Kang) 호서대학교 1993 호서대학교 논문집 Vol.1 No.-

Tuberculosis is caused by Mycobacterium tuberculosis. Long culture time of the strain limited early diagnosis of the disease. Polymerase chain reaction (PCR) has become one of the most important techniques in molecular biology, and will be more promising in the future. DNA was extracted from patients’ sputa, and the 123 bp DNA fragment on the chromosomal DNA of M.tuberculosis was amplified specifically just within 30 min by PCR. Optimal amplification conditions for rapid detection of the strain from patients’ sputa were established. PCR sensitivity was tested by amplification of the defined genomic DNA in specimens from patient s pleural fluid and lung tissue sections. However, the fragment was not amplified, suggesting that there was not the strain in the specimens.

Bacillus anthracis와 그 유연종의 rpoB 유전자 컴퓨터 분석을 통한 동정

김규광,김한복,Kim, Kyu-Kwang,Kim, Han-Bok 한국미생물학회 2008 미생물학회지 Vol.44 No.4

Bacillus anthracis, B. cereus, B. thuringiensis 를 분류하기 위해 rpoB 유전자 배열을 이용한 컴퓨터 분석 작업을 수행하였다. 17개의 B. anthracis, 9개의 B. cereus, 7개의 B. thuringiensis 를 database에서 구하였다. B. anthracis 는 rpoB 유전자의 in silico 제한효소 절단에 의해, B. cereus, B. thuringiensis 2 group과 구별되었다. 그러나 B. cereus와 B. thuringiensis 는 제한효소 절단에 의해 구분되지는 않고, 염기배열과 Blast 탐색의 도움으로 구분이 가능하였다. 본 연구를 통해 3 종류의 Bacillus 종을 동정할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. Computational analysis of partial rpoB gene sequence (777 bp) was done in this study to identify B. anthracis and its closely related species B. cereus and B. thuringiensis. Sequence data including 17 B. anthracis strains, 9 B. cereus strains, and 7 B. thuringiensis strains were obtained by searching databases. Those sequences were aligned and used for other computational analysis. B. anthracis strains were identificated by in silico restriction enzyme digestion. B. cereus and B. thuringiensis were not segregated by this method. Those sequencing and BLAST search were required to distinguish the two. In actual identification tests, B. anthracis strains could be identified by PCR-RFLP, and B. cereus and B. thuringiensis strains were distinguished by BLAST search with reliable e-value. In this study fast and accurate method for identifying three Bacillus species, and flow chart of identification were developed.

Suppression of metastasis-related ERBB2 and PLAU expressions in human breast cancer MCF 7 cells by fermented soybean extract

박잠언,김한복,Park, Jameon,Kim, Han Bok The Microbiological Society of Korea 2018 미생물학회지 Vol.54 No.4

발효대두 청국장에는 대두단백질이 발효에 의해 분해 형성된 다양한 펩타이드류가 들어 있다. 청국장 추출물이 처리된 유방암세포의 microarray data와 잘 알려진 유방암 전이 마커를 합쳐서 새로운 연결망이 제조되었으며 이를 이용해 전이 마커와 발현 차이가 있는 단백질 사이의 상호작용을 체크하였다. 연결망 분석을 통해 PLAU (plasminogen activator, urokinase, uPA)와 ERBB2 (epidermal growth factor receptor 2)를 실제 전이 가능성을 보여주는 유전자로 선택하였다. MCF7 암세포를 청국장추출물로 처리하고 PLAU와 ERBB2 발현정도를 측정하였다. 청국장 추출물은 PLAU와 ERBB2 발현을 상당히 억제하였다. 청국장 추출물을 처리한 암세포에서 염증 마커인 NO의 생산이 감소하였다. 인간 유방암세포에서 PLAU와 ERBB2 발현을 특이적으로 감소시키는 펩타이드를 찾아내는 것은 흥미로운 일일 것이다. Chunkookjang, fermented soybean is rich in diverse oligopeptides which derived from cleavage of soybean proteins during fermentation. Microarray data containing differently expressed genes in breast cancer cells treated with fermented soybean extract and well known breast cancer metastasis markers were combined, and a new network was constructed. It is used to check interactions between the marker proteins and the differently expressed genes. Based on the network analysis, PLAU (plasminogen activator, urokinase, uPA) and ERBB2 (epidermal growth factor receptor 2) are chosen as possible metastasis genes. We treated breast cancer MCF7 cells with fermented soybean extract and measured expression levels of PLAU and ERBB2. Fermented soybean extract suppressed PLAU and ERBB2 expressions conspicuously. In the cancer cells treated with fermented soybean extracts, an inflammation marker, NO production was also reduced. It will be interesting to find specific peptides to suppress PLAU and ERBB2 expressions in human breast cancer cells.

청국장에 존재하는 Isoflavone의 Mass분석

유형재,황재성,김한복,Yoo, Hyung-Jae,Hwang, Jae-Sung,Kim, Han-Bok 한국미생물학회 2007 미생물학회지 Vol.43 No.1

청국장은 미생물, 효소, 다양한 생리활성물질을 포함하는 대두발효식품으로 정장, 핼액순환개선 효과 등이 알려져 있다. 청국장에 존재하는 isoflavone이 유방암, 전립선암의 억제와 관련이 있을 수 있다. 본 연구에서는 HPLC와 Mass 분석을 통해 분말청국장 100% ethanol추출물에 aglycone 형태의genistein, daidzein, glyciten이 존재함을 확인했다. 당이 붙어 있는 genistin, daidzin, OH기가 추가적으로 붙어 있는 8-OH-genistein, 8-OH-daidzein은 존재하지 않았다. Estrogen 수용체에는 $ER{\alpha},ER{\beta}$가 있다. $ER{\alpha}$는 유방암, 전립선암의 촉진에, $ER{\beta}$는 이들 암의 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다. 인간의 estrogen 수용체가 cloning되어 있는 효모의 전사촉진 assay를 이용하여, 청국장에 있는 isoflavone이 $ER{\beta}_{1}$를 선택적으로 자극할 수 있음을 확인했다. Fermented soybean, Chungkookjang contains microorganism, enzyme, and diverse bioactive compounds. Isoflavones in Chungkookjang might suppress breast and prostate cancers. Using HPLC and Mass analyses, it was found that 100% ethanol extract of Chungkookjang contains aglycone forms such as genistein, daidzein, and glycitein. 8-OH-genistein, 8-OH-daidzein were not found. There are two estrogen receptors, $ER{\alpha},ER{\beta}$. $ER{\alpha}$ might stimulate proliferation of breast and prostate cancer cells, and $ER{\beta}$ might suppress their growth. Using yeast transactivation assay under the control of human ER expression, it was demonstrated that isoflavones in Chungkookjang can stimulate $ER{\beta}_{1}$, selectively.

인간유방암 MDA-MB-231 세포에서 청국장추출물에 의한 TNFα 발현억제

박잠언,강충경,김한복,Park, Jameon,Kang, Choong Kyung,Kim, Han Bok 한국미생물학회 2016 미생물학회지 Vol.52 No.3

청국장은 대두발효식품으로 발효 중 생성된 다양한 펩타이드가 들어 있다. 이들 펩타이드가 포함된 청국장추출물을 세포에 처리하면 세포 신호전달에 영향을 미친다. 인간 유방암 MDA-MB-231 세포에 청국장추출물을 처리해 주었을 때 세포의 성장은 농도의존적으로 억제되었다. 청국장추출물이 유방암세포의 증식을 억제하였고 암과 염증이 관련이 있으므로, 청국장추출물이 염증 유전자의 하나인 $TNF{\alpha}$ 발현의 억제 여부를 알아 보았다. 인간유방암 MDA-MB 231 세포에 청국장 추출물을 처리하면 $TNF{\alpha}$ 발현은 억제되었다. $TNF{\alpha}$ 저해제는 자가면역질환 치료제로 개발되어 있다. 본 청국장추출물도 $TNF{\alpha}$ 억제 효과가 있으므로, 이들 자가면역 질환의 치료제로 개발될 수 있을 것이다. Chungkookjang, fermented soybeans, contains diverse peptides produced during fermentation. Fermented soybean extracts containing the peptides can affect cellular signal transduction. Proliferation of human breast cancer MDA-MB-231 cells were repressed dependent on concentrations of fermented soybean extracts. Since fermented soybean extracts inhibited breast cancer cell's growth, and inflammation is related to cancer, it is determined whether it can suppress inflammatory $TNF{\alpha}$ expression. $TNF{\alpha}$ expression in MDA-MB 231 cells treated with fermented soybean extracts was repressed by that extracts. $TNF{\alpha}$ inhibitors were developed as drugs for autoimmune diseases. Since fermented soybean extracts suppressed $TNF{\alpha}$ expression, it can be developed as those drugs.

Bacillus licheniformis B1에 의한 청국장 및 간장 발효

이재중,이동석,김한복,Lee, Jae-Jung,Lee, Dong-Seok,Kim, Han-Bok 한국미생물학회 1999 미생물학회지 Vol.35 No.4

충남 아산시 호서대 주변 토양에서 Bacillus 균주를 분리하고, 생화학적 검사, VITEK, MIDI system을 이용해 Bacillus licheniformis B1으로 동정하였다. B. licheniformis B1은 amylase와 protease를 세포 외로 분비하였다. 본 균주를 증자 대두에 접종해서 청국장과 간장발효 과정을 추적하였다. 당과 아미노산의 항산화물질로 알려져 있는 갈변물질이, 청국장 발효에서는 초기에 비해 8배 이상, 간장에서는 2배 이상 증가하였다. 또한 청국장 발효에서는 단백질 분해효소의 활성이 발효시작 하루만에 최대치에 이르렀다. 간장발효에서는 단백질 분해효소의 활성이 발효시작 하루만에 50% 감소했으나 그 후로는 일정한 값을 유지하였는 데, 이는 salt의 영향으로 보인다. 또한 청국장과 간장이 발효되면서, 증자대두에 존재하지 않던 안정된 고분자 핵산이 확인되었다. 호서대 주변 토양에서 분리한 B. licheniformis B1으로, 청국장과 간장발효를 연속적이면서 성공적으로 수행할 수 있음을 본 연구를 통해 확인하였고, 아울러 갈변물질과 핵산 기능성 물질의 개발 가능성을 제시하였다. A Bacillus strain from Korean soil was isolated and identified to be Bacillus licheniformis B1 through various biochemical tests, VITEK, and MIDI system analysis. The strain produced extracellular amylase and protease. Whether or not the strain can perform Chungkookjang fermentation with autoclaved soybean and Kanjang fermentation was determined in this study. In Chungkookjang fermentation, browining materials of strong anti-oxidant increased 8-fold, and 2-fold in Kanjang, compared with initiation material for fermentation. Maximal protease activity in Chungkookjang was observed one day after inoculation. Protease activities in Kanjang decreased to the half, and then maintained constant values during fermentation, probably due to the inhibitory effect of salt on protease activities. High molecular mass of nucleic acids was identified in Chungkookjang and Kanjang. Since the nucleic acids were not observed in autoclaved soybean, they seem to be originated from B. licheniformis B1. This study demonstrated successive fermentation of Chungkookjang and Kanjang by B. licheniformis B1 isolated from nature, and suggested possible development of food rich in browing and nucleic acids.

청국장의 항산화 및 혈압강하 효과

황재성,김성조,김한복,Hwang, Jae-Sung,Kim, Sung-Jo,Kim, Han-Bok 한국미생물학회 2009 미생물학회지 Vol.45 No.1

대두발효식품인 청국장에는 다양한 항산화물질, peptide 등의 생리활성물질이 존재한다. 청국장 ethanol 추출물은 285 nm에서 0.55의 흡광도 값을 보여 주었다. 이 영역에는 phenol을 포함한 아미노산 및 peptide류가 포함되어 있다고 알려져 있다. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)방법으로 청국장의 항산화도를 측정했을 때, ethanol 추출물의 농도가 증가할수록 항산화도는 증가하였다. 무염 생청국장 30 g을 복용하고 2시간 마다 혈압을 측정하였다. 수축기혈압은 복용 후 6시간 지난 후, 평균혈압이 14 mmHg 떨어졌고, 이완기혈압은 8 mmHg 떨어지는 등 혈압강하 효과가 뚜렷하였다. 청국장에 존재하는 daidzein, 항산화물질, Lys-Pro과 같은 angiotensin I-converting enzyme (ACE) 억제제 등이 복합적으로 작용하면서 혈압강하에 기여할 수 있을 것이다. Fermented soybean, Chungkookjang has diverse bioactive compounds including antioxidants and peptides. Ethanol extract from Chungkookjang exhibited absorbance of 0.55 at 285 nm, where amino acids and peptides containing phenol are known to exist. Antioxidant activity of Chungkookjang was determined using the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) method. With increasing concentrations of ethanol extracts, their antioxidant activities increased. Blood pressure was determined every two hours after taking raw Chungkookjang which does not contain salts. In 6 h, systolic blood pressure dropped by 14 mmHg, and diastolic one dropped by 8 mmHg, which was statistically significant. Daidzein, antioxidants, angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitor such as Lys-Pro which are rich in Chungkookjang might contribute to the reduction of blood pressure.

인간 유방암 MDA-MB-231 세포에서 Peptide H에 의한 IL-6 발현 억제효과

성대일,박잠언,김한복,Sung, Dae Il,Park, Jameon,Kim, Han Bok 한국미생물학회 2014 미생물학회지 Vol.50 No.3

암, 류마티스, 크론병 등은 만성염증과 관련되어 있다. Interleukin-6 (IL-6)는 염증의 주요 매개인자이다. 청국장은 콩 발효식품으로 대두단백질이 분해되어 다양한 peptide가 생성되면서, 생리활성물질이 될 수 있다. 본 연구에서는 청국장에서 분리한 peptide (Gly-Val-Tyr-Tyr-Met-Tyr)를 가공한 6mer H, [(Glu-Val-Tyr-Tyr-Met-Tyr(EVYYMY)]가 유방암세포 MDA-MB-231에서 IL-6 발현을 억제할 수 있는지 여부를 결정하였다. MDA-MB-231 세포에 peptide H를 처리해 주면, IL-6 발현은 peptide를 처리하지 않은 control에 비해, 크게 억제되었으며, 세포의 성장은 농도의존적으로 억제되었다. 암 이외에, 류마티스, 크론병 등 만성염증 질환에서 IL-6 신호의 차단은 염증개선에 유효한 것으로 알려져 있다. Peptide H는 염증과 관련된 IL-6 발현의 감소효과가 있으므로, IL-6 관련 암, 류마티스, 크론병 등의 치료제 개발로 응용, 연결될 수 있을 것이다. Chronic inflammation is involved in cancers, rheumatoid arthritis, and Crohn's disease. Inerleukin-6 (IL-6) plays major roles in inflammation. Chungkookjang, fermented soybean contains diverse peptides produced by cleavage of soybean proteins. The peptides can be bioactive compounds. Peptide (Gly-Val-Tyr-Tyr-Met-Tyr was purified from Chungkookjang, and modified to be 6mer H, Glu-Val-Tyr-Tyr-Met-Tyr (EVYYMY). Peptide H's activity to suppress IL-6 expression in a human breast cancer cell, MDA-MB-231 was determined. IL-6 Expression was reduced in the cell treated with peptide H 25 times less than controls which were not treated with peptide H. Proliferation of MDA-MB-231 cells was inhibited by peptide H, which is concentration-dependent. Blocking of IL-6 signals is known to be effective in reducing inflammation in rheumatoid arthritis, Crohn's disease, and cancers. Since peptide H can reduce inflammatory IL-6 expression, application of this study will contribute to drug development for diseases which are caused by excessive IL-6.

와송 다당체 및 올리고당류의 생리 활성

김기훈,김은영,김예운,백금옥,김한복,이동석,Kim Ki Hoon,Kim Eun Young,Kim Yea Oon,Baek Geum Ok,Kim Han Bok,Lee Dong Seok 한국미생물학회 2004 미생물학회지 Vol.40 No.4

와송으로부터 고온 고압의 열수 추출로 다당체 조추출물(OJP1)을 얻어 디스크 확산법, fluorescein diacetate(PDA)법 및 액체 배지 희석법을 통하여 세균과 진균에 대한 항균 활성을 조사하였다. 또한 Sephadex G-50을 통하여 다당체(FI)와 올리고당류(FII)를 분리하고, 이들의 항암 활성을 조사하였다. FI과 FII의 분자량은 각각 30$\~$50 kDa과 1$\~$3 kDa으로 추정되었다. OJP1의 항균 효과는 디스크 확산법에서 Candida albicans가 $20\pm4.9\;mm$의 억제대로 가장 높았으며, Salmonella typhimurium과 Staphylococcus aureus도 각각 $18\pm2.0\;mm$ 와 $17\pm1.0\;mm$의 억제대로 비교적 높게 나타났다. 또한 Escherichia coli와 Pseudomonas aeruginosa에 대해서도 양성 대조군인 프로폴리스보다 높게 나타났으며, FDA법, 액체배지 희석법에서도 비슷한 양상을 나타냈다. OJP1과 Fl, FII의 인체 암세포주와 Sarcoma 180 세포주에 대한 항암 활성을 측정해 본 결과, 이들은 모두 MTT assay와 형태 변화 관찰에서 강력한 암세포주 증식 억제 효과를 나타내었는데, 특히 폐암 세포주인 A549 세포와 자궁 경부암 세포주인 HeLa 세포, 위암 세포주인 AGS에서 현저한 효과를 보였다. 더 나아가 DNA 분절화를 통해 apoptosis 유발 여부를 확인해 본 결과, 대조군에 비해서 이들 물질을 처리한 실험군에서 apoptosis발생을 뜻하는 DNA 분절화 현상이 뚜fut하게 나타났다. 요컨대, OJP1과 Fl, FII는 광범위한 병원성 균주에 대하여 효과적인 항균 활성을 보였으며, 각종 암세포주에 대하여 현저한 항암 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. Polysaccharides were prepared from Orostachys japonicus by extration with hot steam water (OJPl). The OIPl fraction was further purified by Sephadex G-50 gel filtration chromatography to produce FI (polysaccharides) and FII (oligosaccharides) fraction. The average molecular masses o fFI and FII fraction were determined to be 3050 kDa and 13 kDa, respectively. The antimicrobial activity of OIPl was tested against 8 strains of bacteria and one strain of yeast by the disc diffusion method, fluorescein diacetate (FDA) method and broth dilution method. The OIPl exhibited a very strong growth inhibition to Candida albicans. The OIPl remarkably sup­pressed the growth of Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus. The OIPl showed higher growth inhibition to Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa than propolis, positive control. When the anticancer activity of the OIPl, FI or FII was examined against human cancer cell lines and the Sarcoma 180 cells, these widely suppressed the proliferation of cell lines in the MTT assay and morphology study. Especially, they remarkably inhibited the growth of A549, HeLa and AGS cells. Also treatment of cancer cells with OJPl, FI or FII induced apoptotic cell death characterized by DNA fragmentation. The OJPl, FI or FII exhibiting various biological activities such as antimicrobial activity and anticancer activity is expected to be developed as new biohealth products.

대장균에서 과잉생산된 Bacillus licheniformis B1의 ${\beta}$-1,4-Glucanase 특성

송혜정,김황연,황재성,김한복,Song, Hye-Jung,Kim, Hwang-Yeon,Hwang, Jae-Sung,Kim, Han-Bok 한국미생물학회 2010 미생물학회지 Vol.46 No.1

The ${\beta}$-1,4-glucanase gene of Bacillus licheniformis B1 was expressed in Esherichia coli BL21, and a protein with a mass of 50 kDa that was soluble was overproduced. A protein with a mass of 37 kDa was secreted from B. licheniformis. It seems that the ${\beta}$-1,4-glucanase produced in E. coli contained the leader peptide and unprocessed carboxy-terminal region, but its processing occurred in the carboxyterminal in Bacillus. The optimal temperature of ${\beta}$-1,4-glucanase was $40^{\circ}C$. The enzyme still had 76% maximal activity at $60^{\circ}C$. The optimal pH of the enzyme was 7. The enzyme retained considerable activities over the weak-acidic, neutral, and weak-basic pH range. Acidic fungal cellulases are used in food, detergent, pulp, paper, textile industries. However, studies about neutral and alkaline cellulase are not enough. The cellulase developed in this study may be useful for industrial applications in the fields of biofuel development. Bacillus licheniformis B1의 ${\beta}$-1,4-glucanase 유전자는 Escherichia coli BL21에서 발현되어, 이로부터 수용성의 50 kDa 단백질이 과량생산되었다. 반면에 B. licheniformis에서는 37 kDa의 형태가 분비되었다. E. coli에서 발현된 ${\beta}$-1,4-glucanase는 leader peptide가 제거되지 않고 포함되어 있고 Bacillus에서는 효소의 carboxy 말단에서 processing이 일어난 것으로 보인다. E. coli에서 생산된 ${\beta}$-1,4-glucanase의 최적온도는 $40^{\circ}C$이었지만, $60^{\circ}C$에서도 최대치의 76% 활성을 유지하였다. 효소의 최적 pH는 7이었고, 효소의 활성은 전체적으로 보면 약산성, 중성 및 약알칼리 영역에 널리 걸쳐 있었다. Cellulase는 식품, 세제, 펄프, 제지, 섬유산업 등 다양한 분야에서 주로 산성의 곰팡이계 효소가 이용되고 있으나, 중성 및 알칼리성 cellulase 연구 및 개발은 미흡한 편이다. 본 연구에서 개발된 중성 cellulase가 바이오 연료 개발 등의 분야에서 활용되기를 기대해 본다.