Development of biomarkers for risk assessment of marine organisms

Taek-Kyun Lee(이택견),Seonock Woo(우선옥),Seungshic Yum(염승식),Sojung Kim(김소정),Eun Seok Choi(최은석),Rora Oh(오로라) 한국생물공학회 2004 한국생물공학회 학술대회 Vol.2004 No.10

카드뮴과 구리에 노출된 Rhizophora stylosa 의 phytochelatin synthase 1 유전자 클로닝 및 발현

이건섭(Lee, Gun-Sup),황진익(Hwang, Jin-Ik),박미례(Park, Mirye),정영재(Chung, Young-Jae),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.6

망그로브 생태계는 수생태계로 유입되는 중금속을 받아들이는 기능을 가지고 있다. 중금속에 오염된 퇴적물 에 노출됨에도 불구하고 망그로브는 중금속에 내성을 가지고 있다. 이 연구에서 우리는 망그로브로부터 중금속 저항 성 관련 유전자를 클로닝하고, 중금속 노출에 유전자 발현 변화를 분석하였다. 미크로네시아 축라군의 웨노섬에서 채 취한 Rhizophora stylosa의 잎과 뿌리조직으로부터 CTAB 방법을 이용하여 RNA를 분리하였고, gene specific primers 를 이용하여 phytochelatin synthase 1(PCS1) 유전자를 클로닝하였다. R. stylosa 태생종자를 100 ppb의 Cd과 10 ppb 의 Cu에 노출하였을 때 각각 1.91배 및 2.72배 발현이 증가하였다. 이러한 결과는 PCS1 유전자의 발현분석이 망그 로브 생태계의 건강성을 평가하기 위한 좋은 도구가 될 수 있음을 나타낸다. The mangrove ecosystems have the capacity to act as a sink of heavy metals entering aquatic ecosystems. Despite their potential exposure to metal contaminated sediments, mangroves appear to be highly tolerant to heavy metals. In this study, we cloned metal tolerance gene from mangrove plant. Using CTAB method, RNA were isolated from leaves and root tissue of Rhizophora stylosa habitated at Weno island in Micronesia Chuuk lagoon using CTAB method and phytochelatin synthase 1 (PCS1) gene was cloned using gene specific primers. Expression of PCS1 gene was increased 1.91 fold and 2.72 fold in mangrove propagules exposed to 100 ppb Cd and 10 ppb Cu, respectively. These results indicate that expression of PCS1 gene are promising tools for health assessment of mangrove ecosystem.

광양만 해역에서의 고효율 질소-인 제거 해양박테리아 탐색 및 분리

이건섭(Lee, Gun-Sup),모상현(Moh, Sang-Hyun),정영재(Chung, Young-Jae),김소정(Kim, So-Jung),김영준(Kim, Young-Jun),이상섭(Lee, Sang-Seob),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.7

371 균주의 해양박테리아를 광양만에서 분리하였다. 우점종은 Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, P. fluorescens, P. paucimobilis, Chryseomonas luteola, P. vescularis 등이었다. 영양염과 유기물을 제거할 수 있는 해양박테 리아를 탐색하기 위하여 암모니아성 질소(100 mg/L), 질산성 질소(100 mg/L) 및 인(10 mg/L)이 각각 포함된 10 mL의 marine broth 2216 (DIFCO)에 해양박테리아를 접종(1.0%, v/v)하고 12시간 배양하였다. 스크리닝 테스트 결과 25% 이상 COD을 제거하는 해양박테리아는 16종, 15% 이상의 암모니아 질소를 제거하는 해양박테리아는 9종, 60% 이상의 질산 질소를 제거하는 해양박테리아는 11종 그리고 90% 이상의 인을 제거하는 해양박테리아는 13종이 분리되었다. Aeromonas hydrophila, Chryseomonas indologenes, Pseudomonas diminuta, Vibrio parahaemolyticus 균주가 유기물 및 영양염류 제거 실험을 위해 선정되었다. 회분식 시험을 위해 4종의 해양박테리아를 COD_Cr 250 mg/L, NH₃-N 40 mg/L, NO₃-N 40 mg/L, PO₄^3--P 10 mg/L이 각각 첨가되어 있는 변형 marine broth에 접종하고, 10시간 배양하면서 제거효율을 측정하였다. 371 strains of marine bacteria were isolated from Gwangyang bay in Korea. The dominant species were identified as Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, P. fluorescens, P. paucimobilis, Chryseomonas luteola and P. vescularis. To screen marine bacteria capable of removing nutrients and organics, marine bacteria was inoculated in 10 mL of marine broth 2216 (DIFCO) with NH₃^-N (100 mg/L), NO₃^-N (100 mg/L), and PO₄^-P (10 mg/L) with 1.0% (v/v), and incubated for 12 h. Results from the screening test, showed that the removal efficiencies for COD_Cr, ammonia niterogen, nitrate nitrogen, and phosphate were over 25% for 16 strains, 15% for 9 strains, 50% for 63 strains, and 15% for 80 strains, respectively. Aeromonas hydrophila, Chryseomonas indologenes, Pseudomonas diminuta, Vibrio parahaemolyticus were selected for nutrients removal experiments. For the batch test, 4 species of marine bacteria were inoculated in modified marine broth containing with nutrients(COD_Cr 250 mg/L, NH₃^-N 40 mg/L, NO₃^-N 40 mg/L, PO₄^-P 10 mg/L, respectively), incubated for 10 hr and the removal efficiencies were measured.

다시마 유래 항미세조류 물질 추출 및 알긴산 올리고 유도체의 막전위에 대한 영향

이건섭(Lee, Gun-Sup),장만(Chang, Man),신경순(Shin, Kyoungsoon),김동균(Kim, Dong-Giun),오정균(Auh, Chung-Kyoon),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.12

알긴산 올리고 유도체를 갈조류로부터 추출하였고, 추출물의 항미세조류 효과와 작용기작을 연구하였다. 고분자 알긴산을 2 N HCl과 1% H₂O₂.로 순차적 가수분해하여 알긴산 올리고 유도체를 제조하였다. 추출물의 항미세조류 활성은 반응시간에 비례하였으며 4시간에 가장 높았다. 알긴산 올리고 유도체를 Akashiwo sanguinea와 Cochlodinium polykrikoides 에 처리하였을 때, 세포의 움직임이 정지하였다. A. sanguinea 세포는 파쇄되었고, C. polykrikoides 세포에는 원형질 분리가 유도되었다. 알긴산 올리고 유도체의 작용기작을 연구하기 위하여, 세포내(pHi) 및 세포외 pH(pHe)의 변화를 0.05% 알긴산 올리고 유도체에 노출된 미세조류에서 측정하였다. pHi는 0.3 unit 감소하였고, pHe는 0.9 unit 증가하였다. 이러한 결과로부 터 알긴산 올리고 유도체에 의한 막전위의 변화가 미세조류의 세포사멸을 유도할 수 있을 것으로 추측된다. Oligo-alginate derivatives were extracted from brown algae and its antimicroalgal effects and reaction mechanism were investigated. Oligo-alginate derivatives were produced from sequential hydrolysis of high molecular weight alginate by treatment of 2 N HCl and 1% H₂O₂. Antimicroalgal activity of extracts was proportional to reaction time and activity was highest at 4 hrs. When oligo-alginate derivatives were treated to Akashiwo sanguinea and Cochlodinium polykrikoides, mobilities of cells were ceased. A. sanguinea cells were crushed and plasmolysis was induced in C. polykrikoides cells. To investigate the action mechanism of oligo-alginate derivatives, changes of intracellular (pHi) and extracellular pH (pHe) were determined in the microalgal cells exposed to 0.05% of oligo-alginate derivatives. pHi was decreased about 0.3 unit and pHe was increased about 0.9 unit. These results suggested that change of membrane potential by oligo-alginate derivatives could led to microalgal cell death.

둥근성게 (Strongylocentrotus nudus )의 수정과 초기 배발생에 미치는 빈산소의 영향

이건섭(Lee, Gun-Sup),황진익(Hwang, Jin-Ik),정영재(Chung, Young-Jae),김동균(Kim, Dong-Giun),모상현(Moh, Sang-Hyun),장만(Chang, Man),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.8

용존산소란 수생생물의 생장을 조절하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 일반적으로 빈산소란 2.8 mg O₂/L (91.4 mM과 동량) 이하의 용존산소로 정의된다. 따라서 빈산소 해역은 해양생태계에서 심각한 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 성게에 대한 빈산소의 배아독성 (수정 및 배발생률) 영향을 연구하기 위하여 둥근성게 (Strongylocentrotus nudus)를 용존산소 7.6 mg O₂/L (normoxia)과 1.8 mg O₂/L (hypoxia)에서 2일, 15°C 및 33 ‰에 노출하였다. 또한 빈산소에 노출된 성게에서의 스트레스 관련유전자인 HSP70과 항산화 관련 유전자인 glutathione reductase의 발현을 immunoblotting assay와 RT-PCR을 통하여 확인하였다. 연구결과 배발생률이 현저하게 감소하였다. 분자분석 결과 빈산소에 노출된 성게 가 정상상태의 성게에 비해 HSP70 단백질은 약 5.5배 glutathione reductase는 약 2.79배 증가하였다. 본 연구의 결과는 빈산소가 성게의 비정상적 배발생을 유도하며, 스트레스와 항산화 반응을 유발할 수 있음을 추측케 한다. Dissolved oxygen is one of the most important factors controlling growth in aquatic organisms. Hypoxia is generally defined as dissolved oxygen less than 2.8 mg O₂/L (equivalent to 2 mL O₂/L or 91.4 mM). Therefore, hypoxia zone can cause a serious problem in marine ecosystem. In this study, to investigate embryotoxic (fertilization and embryo development rates) effects of hypoxia on sea urchin Strongylocentrotus nudus were exposed to dissolved oxygen levels of 7.6 mg O₂/L (normoxia) and 1.8 mg O₂/L (hypoxia) for 2 days at 15°C and 33 ‰. Also, Expression levels of stress related gene (HSP70) and antioxidant related gene (glutathione reductase) in the sea urchins exposed to hypoxia were confirmed by Immunoblotting and RT-PCR analysis. In results, we showed that developmental rates were dramatically reduced in hypoxia condition. Molecular analysis demonstrated that higher HSP70 (5.5 fold) and gilutathione reductase gene (2.79 fold) were present in the sea urchin exposed to hypoxia. Our results suggested that hypoxia can cause the abnormal development and elicits a stress and antioxidant response on sea urchin.

세라믹 담체에 적용된 해양박테리아 4종의 저농도 질소-인 제거

이건섭(Lee, Gun-Sup),김소정(Kim, So-Jung),정영재(Chung, Young-Jae),김동균(Kim, Dong-Giun),이상섭(Lee, Sang-Seob),오정균(Auh, Chung-Kyoon),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.10

세라믹담체에 적용한 4종의 해양박테리아 (Aeromonas hydrophila, Chryseomonas indologenes, Pseudomonas diminuta, Vibrio parahaemolyticus)의 저농도 질소‧인 제거 효율의 변화를 분석하였다. 해양박테리아는 광양만에서 분 리 동정하였다. 담체에 적용한 4종의 해양박테리아 모두 대조군에 보다 약 3배 정도의 성장률이 증가하였으며, 암모 니아서 질소 제거효율도 30% 이상 증가하였다. 질산성 질소의 제거 효율은 A. hydrophila 균주가 가장 높았으며, 인 의 제거는 P. diminuta 균주가 가장 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 세라믹담체는 질소-인 제거 효율 증진 에 좋은 재료이며, 분리된 해양박테리아는 현장의 저농도 질소-인 조절에 유용할 수 있음을 보여준다. Changes of low concentrated nitrogen-phosphate removal efficiency were investigated in 4 strains of marine bacteria applied to ceramic media. Marine bacteria were isolated and identified from Gwangyang bay. Growth rates and removal efficiencies of NH₃-N of 4 strains of marine bacteria applied to ceramic media were increased approximately 3 fold and over 30% than control group, respectively. A. hydrophila and P. diminuta had highest NO₃-N and phosphate removal efficiencies, respectively. This results showed that ceramic media is very nice material for improvement of nitrogen-phosphate removal efficiency and isolated marine bacteria may be useful to control nitrogen-phosphate at low concentration in field.

독성 Alexandrium tamarense 의 EST 분석 및 삭시톡신 생합성 유전자의 확인

장만(Chang, Man),이주연(Lee, Ju-Yeon),정영재(Chung, Young-Jae),이건섭(Lee, Gun-Sup),김동균(Kim, Dong-Giun),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.7

A. tamarense로부터 ESTs library를 제작하였다. 이들의 염기서열을 분석하여 STX 생합성 관련 유전자를 클로닝하 였다. 연구결과 827 클론의 염기서열이 분석되었고, 564개의 EST가 GenBank에서의 Blast search를 사용하여 기능에 따라 분류되었다. EST에서의 주요 유전자는 cellular organization, cell metabolism, energy, cell cycle과 DNA processing, cellular transport와 transport, cell rescue, defense, death와 aging 및 transcription 등으로 분석되었다. 특히 S-adenosylmethionine synthetase와 H2A histone family 유전자의 발현이 독성 A. tamarense에서 증가하였다. 이러한 결과는 두 개의 유전자가 A. tamarense에서의 삭시톡신 생합성을 검출하기 위한 좋은 바이오마커가 될 수 있음을 보여준다. Expressed sequence tag (EST) library was constructed from A. tamarense. Base sequences of EST clones were analyzed and saxitoxin biosynthesis-related genes were cloned. Sequences of 827 clones were analyzed and 564 EST were functionally clustered using Blast searches against GenBank. Main genes in the EST had functions on cellular organization, cell metabolism, energy, cell cycle and DNA processing, cellular transport and transport, cell rescue, defense, death and aging, and transcription. Moreover, expression of S-adenosylmethionine synthetase and H2A histone family genes were increased in the toxic A. tamarense. These results show that two genes could be a good biomarkers for the detection of saxitoxin biosynthesis in the A. tamarense.

삭시톡신 분석을 위한 항체의 제조 및 항-삭시톡신 항혈청의 민감도 분석

장만(Chang, Man),이건섭(Lee, Gun-Sup),모상현(Moh, Sang-Hyun),신경순(Shin, Kyoungsoon),오정균(Auh, Chung-Kyoon),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.12

해양미세조류 유래 독성물질에 대한 이해와 활용에 있어서 가장 중요하지만 간과되고 있는 부분은 독성물질 을 검출할 수 있는 빠르고, 쉽고 경제적인 검출기술을 개발하는 것이다. 이 논문에서 우리는 삭시톡신(STX)에 대한 항체를 생산하였다. 헤모시아닌(mariculture keyhole limpet hemocyanin, mcKLH)과 오브알부민(ovalbumin, OVA)을 운 반단백질로 사용하였다. 면역반응을 위해서 mcKLH-STX 결합체를 BALB/c 쥐에 복강주사하였다. 채혈 후 항-STX 항 혈청을 분리하였다. 항혈청의 역가분석을 위하여 유리 STX와 OVA-STX로 코팅된 microtiter plate를 이용하여 간접 ELISA 실시하였다. 발색반응을 위한 이차항체로는 goat anti-mouse IgG-phosphatase conjugate가 사용되었다. 항-STX 항혈청은 OVA-STX와 유리 STX에 특이적으로 반응하였다. 항-STX 항혈청의 민감도는 매우 높았으며, STX를 위한 검출한계는 약 64.9 ng/kg이었다. The most essential but missing components to understand and use toxic substances from marine microalgae are developing the fast, easy and economical determining technology for detecting it. In this paper we produced the antibodies against saxitoxin (STX). Mariculture keyhole limpet hemocyanin (mcKLH) and ovalbumin (OVA) were used as carrier proteins. mcKLH-STX conjugates were injected into the peritonial cavity of BALB/c mouse for immunization. After bleeding from mouse, anti-STX antiserum was isolated. Indirect enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) was performed to determine antiserum titer using the microtiter plate coated with free STX and OVA-STX. A goat anti-mouse IgG-phosphatase conjugate was used as secondary antibody to enable chromogenic reaction. Reactions of anti-STX antiserum were very specific on the OVA-STX and free STX. Sensitivity of anti-STX antiserum on STX was very high and STX detection limit was to be 64.9 ng/kg for indirect ELISA.

Immunolocalization of Wound-Inducible Insoluble Acid Invertases in Pea (Pisum sativum L)

김동균(Kim, Dong-Giun),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.9

인버타제는 설탕을 포도당과 과당으로 가수분해하며, 광합성 조직과 다양한 수용체 조직 사이의 탄수화물 재배치에 서 중요한 역할을 수행한다. 인버타제는 식물에서 다양한 기능을 수행하기 위하여 여러가지 isoforms으로 존재한다. 불용성 인버타제는 고농도의 염을 포함하는 버퍼용액에서만 추출되며, 이 종류의 인버타제 중 산성 인버타제는 산성 pH(pH 4-5)에 서 최적의 활성을 갖는다. 물리적인 상처에 반응하여 잎, 줄기 및 뿌리에서 불용성 산성 인버타제(INAC-INV)가 유도되는 것이 연구되어 왔다. 식물에서 효소의 localization을 검출하기 위한 면역조직화 연구를 수행하였다. 이 연구에서 인버타제의 축적은 기계적 손상 후 72시간에 최고수준에 도달하였다. INAC-INV의 활성은 대조구 잎보다 상처받은 조직에서 3배까지 증가하였다. 면역조직화 결과는 INAC-INV가 세포벽과 세포간극에 축적되어 있음을 보여주었다. INAC-INV는 또한 상처와 가까운 사부조직의 체관세포벽에 위치하였다. 종합해 볼 때, 이 연구는 상처에 의한 INAC-INV 유도는 상처치료 과정에서 필요한 높은 에너지 요구에 대한 반응에 역할을 할 수 있음을 추측케 한다. Invertase, that hydrolyzes sucrose into glucose and fructose, plays a great role in carbohydrate reallocation between the photosynthetic source tissue and various sink tissues. Invertase also occurs in a variety of isoforms for various functions in plants. Insoluble invertases were extracted only in buffer solutions containing high concentrations of salt. Within these classes, acid invertase has an optimum activity at acidic pH (pH 4-5). Induction of insoluble acid invertase (INAC-INV) in leaf, stem, and root tissues in response to physical wounding has been investigated. To detect the localization of INAC-INV within the plant, immunolocalization has been performed. In this study, the accumulation of INAC-INV was noticeable to reach maximum levels on 72 hr after mechanical injuries. INAC-INV was induced in wounded leaves 3 times more than control leaves. Immunolocalization results showed that INAC-INV accumulated in wall appositions and intercellular spaces. INAC-INV was also localized at sieve cell walls in phloem tissues close to the site of wounding. Taken together, this study suggested that INAC-INV induction upon wounding injuries can play a role on responses to the high energy demand for wound healing process.

보문 - 식품 및 환경 , 기타 : 광합성 박테리아를 이용한 폐수의 고도처리시스템개발

이상섭(Sang Seob Lee),주현종(Hyun Jong Joo),이석찬(Suk Chan Lee),장만(Man Jang),이택견(Taek Kyun Lee),심호재(Ho Jae Shim),신응배(Eung Bai Shin) 한국미생물생명공학회 2002 한국미생물·생명공학회지 Vol.30 No.2

N/A