Alcaligenes xylosoxydans에서의 Biphenyl 생분해특성과 물질대사의 조절 = Characterization of biphenyl biodegradation, and regulation of biphenyl catabolism in Alcaligenes xylosoxydans

국문 초록 (Abstract)

중요 난분해성 환경오염 물질인 biphenyl 을 효과적으로 분해할 수 있는 균주들을 산업 폐수로부터 agar plate 방법으로 분리, 동정하였다.
Alcaligenes xylosoxydans SMN3 균주는 biphenyl, phenol, benzoate 뿐만 아니라 salicylate 등에서도 성장하는 반면 Commamonas acidovorans SMN1-1은 salicylate와 bisphenol-A 에서는 성장하지 못하였다.
Benzoate 에서 자란 Alcaligenes xylosoxydans SMN3 의 효소활성 측정에서 catechol 2,3-dioxygenase 의 효소 활성도가 더 높으므로 benzoate가 catechol l,2-dioxygenase 를 유도하지 않고 catechol 의 meta-cleavage 효소인 catechol 2,3-dioxygenase 를 유도하는 것으로 나타나 catechol 로부터의 과정이 meta-cleavage 경로를 통해 이루어지며 이것은 결국 biphenyl 이 meta-cleavage 경로를 통해서 분해된다는 사실을 나타내 준다.
Biphenyl 과 2,3-dihydroxybiphenyl (23DHBP) 분해 경로에 관련성을 가지는 oxidative enzyme 들은 효소 활성 측정으로 알아본 결과 biphenyl 또는 salicylate 상에서 자랄 때 가장 잘 유도되며 이들 중 biphenyl 은 2,3-dihydroxybbiphenyl oxidation 에 있어서도 유도체가 될 수 있고, salicylate 또한 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase 의 좋은 유도체가 될 수 있다.
Biphenyl 과 salicylate 분해의 두가지 물질 대사 경로는 biphenyl 또는 salicylate 상에서 성장한 후에 유도되지만 benzoate는 이러한 화합물의 oxidation 에 관여하는 효소들을 유도할 수 없다. 아울러 biphenyl 과 salicylate 는 biphenyl dioxygenase 의 유도에 의한 indigo 정량을 통해서 biphenyl dioxygenase 의 활성에 기인한 indigo 생성의 좋은 유도체임을 알 수 있었고 몇몇 세균들에서는 biphenyl 을 포함한 방향족 탄화수소를 cis-dihydrodiol 로 oxidation 시키며, indole을 indigo 로 oxidation 시킨다. 그러므로, indigo 생성은 tryptophanase 와 biphenyl dioxygenase 의 결합된 활성에 기인한다고 결론지을 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Several bacterial isolates capable of effectively degrading biphenyl were isolated from industrial wastes by the agar plate method.
Alcaligenes xylosoxydans SMN3 grew not only on biphenyl, phenol, and benzoate, but also on salicylate. But, Commamonas acidovorans SMN1-1 grew not on salicylate and bisphenol-A.
Enzyme activity level reserch in the extracts of benzoate-grown strain SMN3 cells clearly showed that benzoate induced catechol 2,3-dioxygenase which is meta-cleavage enzyme of catechol not induced catechol 1,2-dioxygenase. So, biphenyl was degraded by Alcaligenes xylosoxydans SMN3 through meta-cleavage pathway.
All the oxidative enzymes of biphenyl and 2,3-dihydroxybiphenyl (23DHBP) degradative pathways were induced when the cells were grown on biphenyl or salicylate, respectively. Biphenyl also can be inducer in the oxidation of biphenyl and 2,3-dihydroxybiphenyl, in addition salicylate was also good inducer for the 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase. The two metabolic pathways for the degradation of biphenyl and salicylate induced when the cells were grown on biphenyl and salicylate. However, benzoate cannot induced the enzymes responsible for the oxidation of these compounds. It was clearly shown that biphenyl and salicylate were good inducers for indigo formation due to the activity of biphenyl dioxygenase by the indigo formation anlalysis due to the activity of biphenyl dioxygenase. The strains of several bacteria that oxidize hydrocarbons including biphenyl to cis-dihydrodiols also oxidize indole to indigo.
So, Indigo formation is due to the combined activities of tryptophanase and biphenyl dioxygenase.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 요약
• I. 서론 = 1
• II. 재료 및 방법 = 5
• 1. 실험 재료 = 5
• 1.1. 사용 균주 = 5
• 1.2. 배지 조성 = 5
• 2. 실험 방법 = 5
• 2.1. Biphenyl 분해 세균의 분리 = 5
• 2.2. Biphenyl의 분해 검정 = 6
• 2.3. Catechol 1,2-dioxygenase와 Catechol 2,3-dioxygenase 활성 측정 = 6
• 2.4. Biphenyl dioxygenase에 의한 indigo생성 = 7
• 2.5. 방향족 탄화수소에 의한 biphenyl dioxygenase 활성 조절 = 7
• 2.6. Indigo 정량 = 8
• 2.7. Biphenyl dioxygenase와 2,3 - dihydroxybiphenyl dioxygenase 활성 측정 = 8
• 2.8. Protein Assay = 9
• III. 결과 및 고찰 = 10
• 1. Biphenyl 분해균의 분리 및 동정 = 10
• 2. 방향족 탄화수소의 이용 = 13
• 3. Biphenyl의 분해능 조사 = 14
• 4. Catabolic Pathway = 21
• 5. Biphenyl dioxygeanase에 의한 indigo 생성 = 25
• 6. 방향족 탄화수소에 의한 biphenyl dioxygenase 활성 조절 = 28
• 7. Biphenyl dioxygenase와 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase 활성 = 30
• IV. 결론 = 33
• V. 참고문헌 = 35
• Abstract = 40