대장균의 Xylose 대사조절 유전자 ( xylR ) 유전자의 클로닝

노동현(Dong Hyun Roh),강병태(Byung tae Kang),주길재(Gil Jae Joo),이인구(In Koo Rhee) 경북대학교 생명공학연구소 1993 遺傳工學硏究所報 Vol.8 No.1

N/A

Draft genome sequence of Pelagicola sp. DSW4-44 isolated from seawater

오지성,노동현,Oh, Ji-Sung,Roh, Dong-Hyun The Microbiological Society of Korea 2019 미생물학회지 Vol.55 No.3

이 연구에서는 Illumina Hiseq platform을 사용하여 동해 심층 해양수로부터 분리된 Pelagicola sp. DSW4-44 (= KCTC 62762 = KCCM 43261)의 초안 유전체 염기서열 해독을 수행하였다. 그 결과, 유전체는 대략 4.85 Mbp의 길이 및 54.3%의 G + C 함량으로 구성되었고, 전체 4,566개의 단백질 암호 유전자, 3개의 rRNA 유전자, 48개의 tRNA 유전자, 3개의 non-coding RNA 유전자 및 67개의 위유전자(pseudo gene)가 확인되었다. 초안 유전체에서 균주 DSW4-44는 Pelagicola 속의 다른 균주에서 발견되지 않는 이화적 질산염의 암모늄 환원과 탈질화의 질소대사 유전자를 가지고 있었다. The draft genome sequencing for Pelagicola sp. DSW4-44 (= KCTC 62762 = KCCM 43261), isolated from deep seawater of East Sea in Korea, was performed using Illumina HiSeq platform. As a result, the draft genome was comprised of a total length of approximately 4.85 Mbp with G + C content of 54.3%, and included a total of 4,566 protein-coding genes, 3 rRNA genes, 48 tRNA genes, 3 non-coding RNA genes, and 67 pseudo genes. In the draft genome, the strain DSW4-44 contained genes involved in the nitrogen metabolism of dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) and denitrification, which were not found other strains in the genus Pelagicola.

Complete genome sequence of Pseudoalteromonas donghaensis HJ51^T isolated from seawater

오지성,노동현,Oh, Ji-Sung,Roh, Dong-Hyun The Microbiological Society of Korea 2018 미생물학회지 Vol.54 No.3

이 연구에서는 PacBio RS II 플랫폼을 사용하여 동해에서 분리된 해양 미생물 Pseudoalteromonas donghaensis $HJ51^T$의 전체 유전체 서열화를 수행하였다. 그 결과, 크기 3,646,857 bp, G + C 함량 41.8%인 염색체와 함께 크기 842,855 bp, G + C 함량 41.3% 및 크기 244,204 bp, G + C 함량 40.4%인 두 개의 플라스미드로 구성된 3개의 유전체 서열을 획득하였다. 이 유전체는 4,083개의 단백질 암호화 유전자와 127개의 RNA 유전자를 포함하고 있다. 다양한 생체 고분자 분해효소의 유전자원과 대장균과 유사한 세포외 단백질 분비 숙주로서의 개발에 이용될 수 있을 것으로 생각된다. The whole genome sequencing using PacBio RS II platform was performed for a marine bacterium Pseudoalteromonas donghaensis $HJ51^T$ isolated from East Sea of Korea. As a result, three assembled contigs consisting of a chromosome (size of 3,646,857 bp, and G + C content of 41.8%) and two plasmids (size of 842,855 bp and 244,204 bp, and G + C content of 41.3% and 40.4%, respectively) were obtained. The genome included 4,083 protein coding genes and 127 RNA genes. This result could be used for gene sources of biopolymers degradation and the development as a new host with secretion system similar to Escherichia coli.

Draft genome sequence of Zhongshania marina DSW25-10^T isolated from seawater

오지성,노동현,Oh, Ji-Sung,Roh, Dong-Hyun The Microbiological Society of Korea 2018 미생물학회지 Vol.54 No.4

이 연구에서는 Illumina Hiseq platform을 사용하여 동해 심층 해양수로부터 분리된 Zhongshania marina $DSW25-10^T$의 유전체 염기서열 해독을 수행하였다. 그 결과, 유전체는 대략 4.08 Mbp의 길이 및 49.0%의 G + C 함량으로 구성되었고, 전체 3,702개의 단백질 암호 유전자, 3개의 rRNA 유전자, 39개의 tRNA 유전자, 4개의 non-coding RNA 유전자 및 36개의 위 유전자(pseudogenes)가 확인되었다. 또한, 지방족 및 방향족 화합물의 대사 경로가 확인되었다. 이러한 대사 경로들로 비추어 Zhongshania marina $DSW25-10^T$는 유용한 생물 정화 자원으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. The draft genome sequencing for Zhongshania marina $DSW25-10^T$, isolated from deep seawater of East Sea in Korea, was performed using Illumina HiSeq platform. As a result, the draft genome was comprised of a total length of approximately 4.08 Mbp with G + C content of 49.0%, and included a total of 3,702 protein-coding genes, 3 rRNA genes, 39 tRNA genes, 4 non-coding RNA genes, and 36 pseudogenes. In addition, the metabolic pathways of aliphatic and aromatic compounds were identified. In light of these metabolic pathways, Zhongshania marina $DSW25-10^T$ is expected to be a useful bioremediation resource.

Chryseobacterium 속 신종세균 JK1의 세포외 단백질분해효소 생산특성

이유경,오용식,노동현,Lee, Yu-Kyong,Oh, Yong-Sik,Roh, Dong-Hyun 한국미생물학회 2012 미생물학회지 Vol.48 No.1

세포외 단백질분해효소를 생산하는 신종세균 Chryseobacterium sp. JK1은 토양으로부터 분리되었다. JK1 균주는 $30-35^{\circ}C$에서 skim milk를 첨가한 고체배지상에서 가장 큰 투명환을 보여주었다. 액체배지에서 JK1 균주의 세포생육은 24시간에 최대이었고, 세포외 단백질분해효소의 최대활성은 정지기인 22시간에 560 unit/ml에 도달하였다. Nutrient 배지에 maltose 혹은 glucose, mannitol을 첨가하면 생육이 향상되었지만, 단백질 분해효소 생산은 64-77%로 저조하였다. Skim milk 혹은 beef extract, yeast extract, malt extract, tryptone의 첨가는 향상된 생육과 줄어든 효소생산을 보인 반면, $(NH_4)_2HPO_4$ 또는 $(NH_4)_2SO_4$의 첨가는 저조한 생육과 121-146%의 향상된 효소생산을 보여 주었다. A novel Chryseobacterium sp. JK1 strain producing extracellular protease had been isolated from soil. The largest clear zones were observed on nutrient agar plates supplemented with 1% skim milk at $30-35^{\circ}C$ along with the growth of Chryseobacterium sp. JK1. The cell growth of JK1 strain was maximal at 24 h and maximum protease activity was reached up to 560 unit/ml at the stationary phase in liquid culture. In the presence of maltose, glucose or mannitol in Nutrient broth, cells grew well, but protease were produced poorly with lower production yields of 64-77% than in NB broth only. Similarly, the addition of skim milk, beef extract, yeast extract, malt extract or tryptone showed good growth and poor enzyme production. On the contrary, the addition of $(NH_4)_2HPO_4$ or $(NH_4)_2SO_4$ gave poor growth and good enzyme production of 121-146%.

Paenibacillus donghaensis JH8에서 세포외 Xylanase의 특성

임채성,오용식,노동현,Lim, Chae-Sung,Oh, Yong-Sik,Roh, Dong-Hyun 한국미생물학회 2011 미생물학회지 Vol.47 No.1

Xylanase is a class of enzymes that hydrolyze the linear polysaccharide ${\beta}$-1,4-xylan into xylose. This enzyme is applied in the process of paper making and may be used for the process of biofuel production in the future. The Paenibacillus donghaensis JH8, isolated from Donghae deepsea sediment and reported as a novel bacterium, was known to degrade xylan and its xylanase was characterized in this study. The enzyme was maximally induced in the presence of 0.1% xylan. The production of xylanase was started at early logarithmic phase and reached about 55 miliunit at stationary phase of growth. The optimal temperature and pH of extracellular xylanase were found to be $40^{\circ}C$ and pH 6.0, respectively. The activity of xylanase was inhibited by the presence of $Ca^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$ or EDTA, and activated by $K^+$, $Ag^+$ or DTT. This xylanase was stable at $40^{\circ}C$ for 120 min, but lost almost their activity in 30 min at $60^{\circ}C$. Zymography analysis of concentrated culture supernatant revealed one major band at 42 kDa and two faint bands at 68 and 120 kDa. Xylanase는 선형복합다당인 ${\beta}$-1,4-xylan을 xylose로 가수분해하는 효소의 한 종류이며, 종이제조공정에 응용되고 미래에 바이오 연료의 생산에 사용 될 수 있다. 동해 심층 퇴적물로부터 신종세균으로 보고된 Paenibacillus donghaensis JH8은 배지중의 xylan을 분해한다고 알려져 있으며, 여기에서는 이 효소의 특성을 조사하였다. 효소는 0.1% xylan 존재에서 최고로 유도되었으며, xylanase의 생산은 초기 대수성장기에 효소를 생산하기 시작하여, 정지기에서 약 55 miliunit에 도달하였다. 세포외성 xylanase의 최적온도와 pH는 각각 $40^{\circ}C$와 pH 6.0이였다. Xylanase의 활성은 $Ca^{2+}$ 및 $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$, EDTA의 존재에 의해 억제되었고, $K^+$, $Ag^+$, DTT에 의해 활성화되었다. 이 xylanase는 $40^{\circ}C$에서 120분간 활성을 유지하며 안정하였지만, $60^{\circ}C$에서는 30분에서 거의 모든 활성을 잃어버리는 특성을 보여주었다. 농축된 배양 상등액의 zymography 분석시 42 kDa의 주 밴드와 68과 120 kDa에 두 개의 아주 희미한 밴드를 나타내었다.

Chryseobacterium sp. JK1이 분비하는 세포외 단백질분해효소 특성

이유경,오지성,노동현,Lee, Yu-Kyong,Oh, Ji-Sung,Roh, Dong-Hyun 한국미생물학회 2013 미생물학회지 Vol.49 No.1

이전의 연구에서 토양으로부터 많은 양의 세포외 단백질분해 효소를 생산하는 신종 중온세균 Chryseobacterium sp. JK1를 분리하였다. 이 균주가 생산하는 단백질 분해효소의 특성조사 결과 최적반응온도와 pH는 각각 $40^{\circ}C$와 7.0이였으며, 좁은 최적온도 구간과 비교적 넓은 pH 구간인 pH 6.0-9.0에서 높은 활성을 보여주었다. 그리고 단백질 분해효소는 EDTA 또는 EGTA, PMSF와 금속이온 $Ag^+$ 또는 $Cu^{2+}$의 첨가에 의해 강하게 저해 되었으며, $Al^{3+}$의 첨가에 의해 약하게 저해되었다. Pepstatin과 금 속이온 $K^+$, $Ca^{2+}$, $Na^+$, $Fe^{2+}$ 또는 $Mg^{2+}$의 첨가는 저해에 큰 영향을 주지 않았다. 이와 반대로 단백질분해효소는 이가 금속이온인 $Mn^{2+}$ (5 mM)의 첨가에 의해 효소활성이 향상되었다. 농축된 배양 상등액의 활성염색 분석으로 67과 145 kDa 크기의 주요 밴드 두 개가 관찰되었다. 이러한 결과들로 Chryseobacterium sp. JK1 균주가 식품산업에 응용 가능한 세포외 중성의 serine 단백질 분해효소를 생산한다는 것을 알 수 있었다. A novel Chryseobacterium sp. JK1 strain isolated from soil had been reported that this isolate produced large amount of extracellular protease at mesophilic temperature in previous study. The optimal temperature and pH of extracellular protease were $40^{\circ}C$ and 7.0, respectively, showing narrow range of optimal temperature and relatively broad activity from pH 6.0 to 9.0. In addition, the protease showed greatest activity against skim milk and lowest against bovine serum albumin (BSA). The protease strongly inhibited by ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethylene glycol tetraacetic acid (EGTA) or phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), and addition of cation $Ag^+$ or $Cu^{2+}$, and slightly inhibited by $Al^{3+}$. No significant inhibition was found with pepstatin, and addition of cation, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Na^+$, $Fe^{2+}$ or $Mg^{2+}$. On the contrary, protease was enhanced by addition of divalent cation $Mn^{2+}$ (5 mM). Zymography analysis of concentrated culture supernatant revealed two major bands at 67 and 145 kDa. These results suggest that Chryseobacterium sp. JK1 strain produced extracellular neutral serine proteases which could apply in food industry.

Paenibacillus kimchicus sp. nov., an antimicrobial bacterium isolated from Kimchi

박아름,오지성,노동현,Park, A-rum,Oh, Ji-Sung,Roh, Dong-Hyun The Microbiological Society of Korea 2016 미생물학회지 Vol.52 No.3

병원성 미생물들에 대해 항균활성을 보이는 $W5-1^T$ 균주가 한국의 발효식품인 김치에서 분리되었다. 이 분리주는 그람염색변이성, 절대호기성, 간균, 내생포자형성과 주모성의 편모를 가지고 운동성을 나타내었다. 균주는 $15-40^{\circ}C$, pH 6.0-10.0, 0-4% NaCl 조건에서 생육하였다. 균주는 esculin과 xylan을 가수분해하였고, $\small{D}$-mannose을 동화하였으나 $\small{D}$-mannitol은 동화하지 못하였다. $W5-1^T$ 균주는 Listeria monocytogens, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella typhi에 항균활성을 보였다. $W5-1^T$ 균주의 DNA의 G+C 함량은 52.6 mol%였다. 주요 호흡성 퀴논은 menaquinone-7 (MK-7)였고, 주요 세포성 지방산은 $C_{16:0}$, antieiso-$C_{15:0}$, $C_{18:0}$, and $C_{12:0}$였다. 균주는 세포벽 펩티도클리칸으로 meso-diaminopimelic acid을 함유하였다. 16S rRNA 유전자서열 분석에 근거하여 $W5-1^T$ 균주는 Paenibacillaceae 과로 분류되었으며 Paenibacillus pinihumi $S23^T$(98.4% similarity), P. tarimensis $SA-7-6^T$(96.4%) 균주와 높은 연관성을 보였다. 분리주와 P. pinihumi $S23^T$는 8.5%의 DNA-DNA 관련성을 보임으로 $W5-1^T$ 균주가 Paenibacillus 속의 한 종임을 보여주었다. 이러한 다각적 연구의 증거로 볼 때 $W5-1^T$ 균주는 Paenibacillus 속의 신종으로 사료되어 Paenibacillus kimchicus로 명명을 제안하며, 표준균주는 $W5-1^T$(=KACC $15046^T$=LMG $25970^T$)이다. An antimicrobial bacterium to pathogenic microorganisms, strain $W5-1^T$ was isolated from Korean fermented-food Kimchi. The isolate was Gram-staining-variable, strictly aerobic, rod-shaped, endospore-forming, and motile with peritrichous flagella. It grew at $15-40^{\circ}C$, at pH 6.0-10.0, and in the presence of 0-4% NaCl. Strain $W5-1^T$ could hydrolyze esculin and xylan, and assimilate $\small{D}$-mannose, but not $\small{D}$-mannitol. Strain $W5-1^T$ showed antimicrobial activity against Listeria monocytogens, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, and Salmonella typhi. The G+C content of the DNA of strains $W5-1^T$ was 52.6 mol%. The predominant respiratory quinone was menaquinone-7 (MK-7) and the major cellular fatty acids were $C_{16:0}$, antieiso-$C_{15:0}$, $C_{18:0}$, and $C_{12:0}$. The strain contained meso-diaminopimelic acid in cell-wall peptidoglycan. On the basis of 16S rRNA gene sequence and phylogenetic analysis, the strain W5-1 was shown to belong to the family Paenibacillaceae and was most closely related to Paenibacillus pinihumi $S23^T$ (98.4% similarity) and Paenibacillus tarimensis $SA-7-6^T$ (96.4%). The DNA-DNA relatedness between the isolate and Paenibacillus pinihumi $S23^T$ was 8.5%, indicating that strain $W5-1^T$ represented a species in the genus Paenibacillus. On the basis of the evidence from this polyphasic study, it is proposed that strain $W5-1^T$ is considered to represent a novel species of the genus Paenibacillus, for which the name Paenibacillus kimchicus sp. nov. is proposed. The type strain is $W5-1^T$ (=KACC $15046^T$ = $LMG 25970^T$).

새로운 저온 내성세균의 동정과 $\beta-Galactosidase$ 생산

박정운,유재수,노동현,Park, Jeong-Woon,Yoo, Jae-Soo,Roh, Dong-Hyun 한국미생물학회 2006 미생물학회지 Vol.42 No.1

우유에 풍부하게 존재하는 유당은 galactose와 포도당의 $\beta(1\rightarrow4)$ glycosidic 결합으로 구성되어 있고, 인간에서 이를 가수분해하는 효소는 lactase, 세균에서는 $\beta-galactosidase$로 알려져 있다. Lactase의 활성이 낮은 사람이 우유를 섭취했을 경우 일시적인 설사를 일으키고 때로는 만성적인 대감의 염증으로 인한 만성설사의 원인이 되기도 한다. 겨울철에 젖소를 사육하는 축사 주변에서 저온에서 생육하는 세균 AS-20을 분리하여 $\beta-galactosidase$ 활성을 갖는 균주를 선별하고 온도별로 분리균의 성장을 조사하였다. 그 결과 대장균이 자라지 못하는 $10^{\circ}C$에서도 분리된 AS-20은 생육이 가능하였고 생육 최적온도는 $30^{\circ}C$이였으며 이 온도에서 세대시간은 60여분 이었다. AS-20의 생화학적 특성을 bioMerieux Vitek Gram negative identification card (GNI+)로 조사한 결과 포도당을 발효, 산화시켰으며 유당, maltose, mannitol, xylose, L-arabinose 등을 이용하여 97% Hafnia alvei, 2% Escherichia coli로 동정되었다. Polymerase chain reaction으로 16S rRNA유전자를 증폭하여 1,426 bp의 염기서열을 결정하여 기존에 보고된 유전자들과의 유사도를 조사한 결과 분리된 균주 AS-20은 Hafnia alvei와 99%의 염기서열상 동성을 보였다. 이러한 결과는 BioMerieux Vitek Gram negative identification card 키트로 동정한 결과와 일치하였다. AS-20을 $10^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;30^{\circ}C$에서 배양하면서 $\beta-galactosidase$ 활성을 조사한 결과 저온인 $10^{\circ}C$와 $20^{\circ}C$에서 배양하였을 때에 배양최적 온도인 $30^{\circ}C$에서 배양했을 때 보다 1.5 배 정도 높은 효소활성을 보여주었으며, $30^{\circ}C$에서 배양된 대장균 보다 6배 이상의 효소활성을 보여 주어 저온조건에서 분리균의 효소생산이 비교적 높은 것으로 판단되었다. Galactose joined to glucose by a $\beta(1\rightarrow4)$ glycosidic bond makes lactose and this disaccharide is rich in milk. It is known that lacotse is hydrolyzed to each monomeric sugar by either lactase in human or $\beta-galactosidase$ in bacteria. Ingestion of milk by lactase-deficient persons causes a temporary diarrhea and subsequent chronic diarrhea results in colitis with chronic inflammation. We isolated a $\beta-galactosidase$ producing psycrotolerant strain AS-20 from near cattle shed and investigated the growth at various temperature conditions. Whereas Escherichia coli strains did not grow at $10^{\circ}C$, the AS-20 strain could grow well at this low temperature and showed optimal growth at $30^{\circ}C$. The isolated strain was identified as 97% Hafnia alvei by biochemical properties. This strain could ferment glucose, lacotse, maltose, mannitol, xylose, ONPG, rhamanose and L-arabinose, and decarboxylate lysin and ornithine. To confirm the identity of isolated strain we amplified 16S rDNA by PCR and searched similarity of the 1426 bp DNA sequcence with Genbank database. The strain AS-20 showed 99% similarity with Hafnia alvei. The activity of $\beta-galactosidase$ was 1.5 times higher when the cell was grown at 10 or $20^{\circ}C$ than at $30^{\circ}C$. The highest enzyme activity of AS-20 was also much higher than that of E. coli, which was grown at $30^{\circ}C$.

동해 심층수로부터 Pseudoalteromonas sp. HJ 47의 분리 및 체외단백질분해효소 특성

차인태,임형준,노동현,Cha, In-Tae,Lim, Hayung-Joon,Roh, Dong-Hyun 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.2

Proteases are enzymes that break peptide bonds between amino acids of other proteins and occupy a crucial position with respect to their applications in both physiological and commercial fields. In order to screen new source of protease, bacteria producing extracellular proteases at low temperature were isolated from deep sea water of East Sea, Korea. A bacterium showing the best growth rate and production of an extracellular protease at low temperature was designated HJ 47. The DNA sequence analysis of the 16S rRNA gene, phenotypic tests and morphology led to the placement of this organism in the genus Pseudoalteromonas. Although maximal growth was observed at $37^{\circ}C$, enzyme production per culture time was maximum at $20^{\circ}C$. At this temperature, extracellluar protease production was detected from the end of the exponential phage to stationary phase, and maximal at 15 hours after initial production. The optimum temperature and pH of the protease were found to be $35^{\circ}C$ and 8. 단백질분해효소는 다른 단백질들의 아미노산 간에 존재하는 peptide 결합을 절단하며 생리학적, 상업적 측면에서 중요한 위치를 차지하는 효소의 한 부류이다. 이러한 단백질분해효소의 새로운 공급원을 찾기 위하여 비교적 저온에서 체외단백질분해효소를 생산하는 세균을 동해심층수로부터 분리하였다. 분리된 균 중 저온에서의 생육정도와 높은 활성을 가지는 균주를 선별하여 HJ 47이라 명명하였다. 형태학적, 생리생화학적 특성과 16s rRNA gene의 염기서열을 조사한 후 Pseudoalteromonas sp.에 포함하는 것으로 나타났다. 분리된 Pseudoalteromonas sp. HJ 47은 $10^{\circ}C$에서도 비교적 잘 자랐으며, $37^{\circ}C$에서 최적의 생육을 보여 주었다. 최적생육온도와는 달리 배양시간당 최대 체외단백질분해효소의 생산은 $20^{\circ}C$에서 최대였고 대수기 후반과 정지기에 생산이 시작되어 15시간 경과 후 최대의 생산을 보여주었다. 효소활성의 최적온도는 $35^{\circ}C$, 최적 pH는 8로 판명되었다.