[논문]적색색소를 생산하는 해양미생물 JE-34 균주의 분류학적 특성 및 항균활성

김주상; 김만철; 한용재; 허문수

적색색소를 생산하는 해양미생물 JE-34 균주의 분류학적 특성 및 항균활성
Taxonomical Characterization and Antimicrobial Activity of Red Pigment-Producing Marine Bacterium Strain JE-34 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.45 no.4, 2009년, pp.368 - 376

김주상 (제주대학교 수산생명의학과) , 김만철 (제주대학교 수산생명의학과) , (제주대학교 수산생명의학과) , 한용재 (제주대학교 수산생명의학과) , 허문수 (제주대학교 수산생명의학과)

초록
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동중국해 해양퇴적층에서 다량의 적색색소를 생산하는 해양미생물을 분리하였다. 분리균주의 분류학적 특성의 확인을 위해 형태학적, 생리학적, 생화학적 특성, 세포지방산 분석, 16S rDNA 염기서열을 이용한 분자 계통학적 분석을 통해 분류학적 위치를 탐색하였다. 분자 계통학적 분석 결과 Zooshikella 속에 포함되는 것으로 확인되었고 Zooshikella ganghwensis KCTC $12044^T$ (AY130994)와 99.79%의 가장 높은 유사도를 보였다. 분리균주는 그람음성의 간균으로 호기성 및 NaCl 의존적인 배양특성을 보였다. 세포 지방산 분석결과 type strain과 주요 지방산 조성이 유사하였으며 이러한 특성을 종합하여 Zooshikella sp. JE-34로 동정하였다. JE-34가 생산하는 적색색소는 이미 보고되어 널리 알려진 Serratia marcescens에서 생산되는 적색색소인 prodigiosin의 특성과 유사하였다. 색소물질의 인체병원균 및 어류질병 유발세균에 대한 항균활성을 검토한 결과 18종의 피검균 중 특히 Streptococcus iniae, S. parauberis, S. mutans, Staphylococcus aureus, Propionibacterium acnes에 대한 항균활성이 우수하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A red pigment-producing bacterial strain was isolated from sediment sample of the East China Sea. The isolate was identified by analysis based on 16S rDNA sequence and morphological, physiological properties, biochemical characteristics and fatty acid composition. Phylogenetic analysis based on 16S rDNA sequence showed that isolate represent a phyletic lineage within the genus Zooshikella, and this strain was most closely related to Zooshikella ganghwensis KCTC $12044^T$ (AY130994) (99.79%). The strain was Gram-negative, aerobic and required NaCl at 0.5~8.0% for growth. The predominant cellular fatty acids were saturated and monounsaturated straight-chain fatty acids. Consequently, this strain was identified as a member of the genus Zooshikella and designated as Zooshikella sp. JE-34. The pigment showed characteristics similar to prodigiosin, a well-known red pigment previously detected in Serratia marcescens. The antimicrobial activity of Zooshikella sp. JE-34 bacterial pigment was tested against 18 microorganisms, which were fish and human pathogens. The Zooshikella sp. JE-34 red pigment showed high antimicrobial activity against Streptococcus iniae, S. parauberis, S. mutans, Staphylococcus aureus, and Propionibacterium acnes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 해양퇴적층에서 분리한 적색색소를 생산하는 미생물의 분류학적 특성을 파악하고 생산되는 적색색소의 기능성을 파악하기 위해 색소물질의 항균활성을 탐색하였다.

제안 방법

16S rDNA 분석은 Genomic DNA Extraction kit (Bioneer, Korea)를 사용하여 Chromosomal DNA를 분리하였으며 Bacterial 16S rDNA universal primer를 이용하여 16S rDNA를 증폭시켰다. 합성된 oligonucleotides의 각각의 primer는 forward primer: 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'), reverse primer: 1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3')의 염기서열로 구성되었다.
분리균주의 16S rDNA 염기서열의 homology는 DDBJ/ NCBI/GenBank database의 BLAST program을 이용하여 비교하였다. BLAT program의 homology가 높았던 Zooshikella ganghwensis 2 strain, Gammaproteobacteria 및 outgroup의 분류군의 16S rDNA 유전자 염기서열의 상동성은 alignment clustalW algorithm을 이용하여 병렬로 정렬하였으며 계통도는 distant에 근간을 둔 neighbor-joining 방법을 이용하여 계통수 및 유전적인 다형성을 조사하였으며(31), 균주의 염기서열 정보를 NCBI (National Center for Biotechnology Information)에 등록하였으며, accession number (FJ595984)를 부여 받았다.
JE-34가 생산하는 적색색소의 항균활성을 확인하기 위해 JE-34를 MB에 접종하여 25℃에서 48시간 배양시킨 후 13,000×g에서 2분간 원심분리하고 0.22 µm 필터를 이용하여 여과시켰다.
PCR 반응조건은 30 cycle 동안 94℃에서 45초 denaturation, 50℃에서 45초 annealing, 72℃에서 45초간 extension 하였으며 증폭된 PCR product는 1% agarose (Agarose LE, Promega Co.) gel을 0.5 µg/ml ethdium bromide로 염색하여 확인하였다.
Strain JE-34의 MA (Marine Agar, Difco Co., USA)에서 배양된 colony의 특성을 관찰하였다. 그 결과 배지 위에서 관찰시 불규칙(irregular)하고 유두상(umbonate)의 형태였으며, 광택을 내고 불투명한 점성을 띄는 특성을 보였다.
각각의 0.5 µM primer, 200 µM deoxynucleoside triphosphate, Taq DNA polymerase (Bioneer, Korea) 3 µl를 사용하여 PCR를 수행하였다.
균의 그람염색을 통해 그람음성으로 확인되었으며 형태학적 특성은 30℃에서 하루 동안 배양한 후 SEM을 통해 관찰하였다. JE34는 간균의 형태를 보였으며 길이는 10~15 µm 폭은 0.
추출 색소의 광학특성을 알기위해 가시광선 영역(400~700 nm)의 흡수파장(λmax)을 측정하여 스펙트럼의 흡수대를 통하여 간접적으로 색소 추출물의 광학특성 및 물질을 추측하였다. 또한 JE-34의 색소물질이 prodigiosin 계열의 물질임을 확인하기 위하여 HPLC를 통한 물성특성을 확인하였다. 분석에 사용한 HPLC(Waters Co.
분리된 균주의 형태학적인 특성을 파악하기 위해 MA 배지에 24시간 배양한 후 콜로니의 형태적 특성을 파악하고 주사 전자 현미경을 통한 형태학적 특성을 확인하였다. 이는 JE-34 균주를 대수기까지 성장시킨 후 균체를 회수하여 Ng 등(28)의 방법에 따라 전처리 후 주사전자 현미경(S-2500C, Hitachi, Japan)으로 세포 형태를 관찰하였다.
분석에 사용한 column은 XTerra MS C18 (5 µm 2.1 mm×150 mm, Waters, USA)이었으며, 이동상의 유속을 0.3 ml/min으로 하고 100% methanol과 증류수를 이용하여 농도구배법(10~100% methanol 60 min)으로 두 시료의 peak를 비교분석하였다.
이는 JE-34 균주를 대수기까지 성장시킨 후 균체를 회수하여 Ng 등(28)의 방법에 따라 전처리 후 주사전자 현미경(S-2500C, Hitachi, Japan)으로 세포 형태를 관찰하였다. 생화학적인 특성을 확인하기 위해 API 20NE (Biomrieux, France)와 API ZYM (Biomrieux, France)을 이용하였으며 JE-34는 해수의 조성에서만 배양이 가능하여 JE-34의 전배양액을 kit의 strip에 접종하기 전에 AUX medium (Biomrieux, France)에 sea salt (Sigma, USA)를 20%을 가하고 bacterial suspension을 접종하여 사용했다. 추가적으로 그람염색(12) 및 배양학적 특성을 확인하였으며 이들의 결과를 Bergy's manual of systematic bacteriology (5)를 참고하였다.
실험균주인 JE-34가 생산하는 적색색소의 항균활성을 확인하여 보았다. 그 결과 그람음성, 양성, 진균류에 걸쳐 폭넓은 항균활성을 나타냈으며 결과는 Table 5, 6과 같다.
얻어진 배양액은 10,000×g에서 20분간 원심분리하여 상층액은 동량의 ethyl acetate를 가하여 색소를 추출하였고, 균체의 경우는 20 ml의 100% acetone을 가하여 추출하였다.
22 µm 필터를 이용하여 여과시켰다. 여과시킨 배양액을 paper disc (ADVANTEC F0424695, 8 mm)에 흡습량이 각각 3.5 mg, 1.75 mg, 0.7 mg, 0.35 mg 접종하여 건조시킨 후 mcfaland No.0.5의 피검균 현탁액이 도말 된 배지 위에 올려놓고 각각의 균주배양온도에 맞추어서 24시간 배양하여 disc 주위의 생육 저해환 유무를 확인하였다.
이를 ABI prism™ Bigdye™ terminator cycle sequencing Ready reaction kit V.3.1 (Fluorescent dye terminators method)와 ABI 3730XL capillary DNA Sequencer를 사용하여 PCR product의 염기서열 분석을 수행하였다.
5의 피검균 현탁액을 2 µl씩 접종하여 24, 48시간 배양한다. 이에 660 nm의 흡광도 값을 통해 최소억제농도(MIC)를 확인하였다.
)에서 배양한 후 균체를 회수하고 회수한 균체 약 50 mg (wet weight)을 teflon-lined screw cap tube (13×100 mm, pyrex)에 옮긴 후, Ikemoto & Miyagawa의 방법(15, 24)에 의해 균체지방산을 methyl ester화 시켜 추출하였다. 지방산 methyl ester의 분석에는 microbial identification system (MIDI; Microbial ID, Inc., Newark, USA)을 이용하여 분석하였다.
채집된 퇴적물은 실험 전까지 멸균된 용기에 담아 4℃에서 보관하였고 채집된 퇴적물은 약 1g을 멸균된 PBS에 단계희석법을 통하여 희석한 후 각 희석단을 MA(Marine Agar, Difco. Co., USA)에 100 µl 접종, 도말 후 25℃에서 3일간 배양하였다.
최소억제농도(MIC)의 측정은 microtitre plate에 각각의 피검균에 따른 배지를 200 µl씩 채운 후 제균된 배양액을 2배 희석법으로 희석 혼합하였다.
추출 색소의 광학특성을 알기위해 가시광선 영역(400~700 nm)의 흡수파장(λmax)을 측정하여 스펙트럼의 흡수대를 통하여 간접적으로 색소 추출물의 광학특성 및 물질을 추측하였다.

대상 데이터

이를 sodium sulfate를 가하여 탈수시킨 후, 회전감암 농축기로 농축하여 50% methanol로 1 mg/ml의 농도로 용해시켰다(17). HPLC를 이용하여 색소물질을 동정하기 위해 prodigiosin을 생합성균으로 알려진 Serratia marcescens KCCM 21204 균주를 위와 동일한 방법으로 추출하여 분석에 사용하였다.
, USA)에 100 µl 접종, 도말 후 25℃에서 3일간 배양하였다. 분리균주 중에 적색색소를 다량 생산하는 균주를 JE-34라고 명명하여 이를 실험에 사용하였으며 배양기간동안 배양상태 균주의 보관은 멸균 glycerol을 활성화된 배양액에 1:4 v/v가 되도록 혼합하여 -70℃에서 보관하였다.
또한 JE-34의 색소물질이 prodigiosin 계열의 물질임을 확인하기 위하여 HPLC를 통한 물성특성을 확인하였다. 분석에 사용한 HPLC(Waters Co., USA)는 Waters 2690이었으며 JE-34 및 Serratia marcescens의 색소추출액을 시료용액으로 사용하였다. 분석에 사용한 column은 XTerra MS C18 (5 µm 2.
색소생산 균주의 분리는 2005년 9월 동중국해에서 그랩을 이용하여 퇴적층의 세립질을 채취하였고, 분리지의 좌표는 위도 30° 57'6.22"N, 경도 122° 32'9.30"E이며 양쯔강 하류 근해로 수심은 약 15 m이었고 시료채취시의 수온은 26.1℃ 염분농도는 25.3‰로 조사되었다.
병원성 세균에 대한 항균활성

항균실험에 사용된 균주는 Table 1과 같이 어류질병균 11종, 인채 유해균 7종을 생물자원센터(KCTC) 혹은 한국미생물 보존센터(KCCM)에서 분양받아 사용하였으며, 균주의 생육을 위해 각각의 균주별로 Table 1에 명시된 배지로 24~120시간 배양하여 사용하였다.

데이터처리

분리균주의 16S rDNA 염기서열의 homology는 DDBJ/ NCBI/GenBank database의 BLAST program을 이용하여 비교하였다. BLAT program의 homology가 높았던 Zooshikella ganghwensis 2 strain, Gammaproteobacteria 및 outgroup의 분류군의 16S rDNA 유전자 염기서열의 상동성은 alignment clustalW algorithm을 이용하여 병렬로 정렬하였으며 계통도는 distant에 근간을 둔 neighbor-joining 방법을 이용하여 계통수 및 유전적인 다형성을 조사하였으며(31), 균주의 염기서열 정보를 NCBI (National Center for Biotechnology Information)에 등록하였으며, accession number (FJ595984)를 부여 받았다.

이론/모형

계통수(phylogenic tree)는 JE-34의 16S rDNA PCR증폭을 통해 얻은 1,470 bp와 γ-Proteobacteria 15종의 유전자 data를 이용하여 distance에 근거한 방법인 Neighbor-Joining 방법에 의해 계통수를 나타내었다(Fig. 1).
분리된 균주의 형태학적인 특성을 파악하기 위해 MA 배지에 24시간 배양한 후 콜로니의 형태적 특성을 파악하고 주사 전자 현미경을 통한 형태학적 특성을 확인하였다. 이는 JE-34 균주를 대수기까지 성장시킨 후 균체를 회수하여 Ng 등(28)의 방법에 따라 전처리 후 주사전자 현미경(S-2500C, Hitachi, Japan)으로 세포 형태를 관찰하였다. 생화학적인 특성을 확인하기 위해 API 20NE (Biomrieux, France)와 API ZYM (Biomrieux, France)을 이용하였으며 JE-34는 해수의 조성에서만 배양이 가능하여 JE-34의 전배양액을 kit의 strip에 접종하기 전에 AUX medium (Biomrieux, France)에 sea salt (Sigma, USA)를 20%을 가하고 bacterial suspension을 접종하여 사용했다.
지방산 분석을 위하여 균주를 MB (Marine Broth, Difco Co.)에서 배양한 후 균체를 회수하고 회수한 균체 약 50 mg (wet weight)을 teflon-lined screw cap tube (13×100 mm, pyrex)에 옮긴 후, Ikemoto & Miyagawa의 방법(15, 24)에 의해 균체지방산을 methyl ester화 시켜 추출하였다.
추가적으로 그람염색(12) 및 배양학적 특성을 확인하였으며 이들의 결과를 Bergy's manual of systematic bacteriology (5)를 참고하였다.

성능/효과

Uncultured marine bacterium LQ-2001 (AJ315452)의 경우 또한 99% 이상의 상동성을 나타냈으며 이는 홍콩부근의 Dayawan 만에서 분리되었다. 4균주 이외의 기존에 보고된 균주 중 가장 유사도가 가까운 근연종은 Hahella chejuensis KCTC 2396T (90.43%), Hahella ganghwensis FR1050T (89.75%), Hahella antarctica IMCC3113T (89.16%)로 나타났다.
JE-34와 근연종으로 나타난 Zooshikella ganghwensis KCTC 12044, 12045의 생화학적 특성을 비교한 결과 유사한 부분이 많았지만 arginine dihydrolase, ornithine decarboxylase, glucose fermentation, gelatin hydrolysis, cystine arylamidase α-glucosidase와 citrate, D-mannitol, D-mannose, D-sobitol, L-arginine, sucrose 이용능의 차이를 보였다.
JE-34의 배양학적 특성을 분석한 결과 배지내의 NaCl의 농도가 0.5~8.0%의 범위에서 배양이 가능하여 호염성 및 광염성의 특성을 나타내었고 호기성임을 확인하였으며 증식온도의 범위는 15~40℃로 나타났다. 근연종으로서 비교균주인 Zooshikella ganghwensis KCTC 12044, 12045의 경우도 매우 유사한 배양특성을 나타내었다.
JE-34의 적색색소는 그람양성세균 6종에 대하여 강한 항균활성을 보였으며 특히 구균에 강한 활성을 보였다. 특히 Propionibacterium acnes, Streptococcus mutans, Streptococcus iniae에서는 0.
JE34의 최대흡수파장(λmax)은 528 nm, Serratia marcscens의 경우는 526 nm로 매우 유사한 분광학적 특성을 보였다(Fig. 3).
Serratia marcscens가 생산하는 적색색소는 prodigiosin 계열의 색소라고 알려져 있으므로 HPLC를 통하여 분리된 peak를 분석하여 JE-34의 색소가 prodigiosin 계열의 물질임을 확인하여 본 결과, Fig. 4의 A와 같이 Serratia marcscens가 생산하는 적색색소는 39.873 min에서 단일 peak로 검출되었으며, peak의 최대흡수파장(λmax)이 536.0 nm로 분석되어 prodigiosin의 기존연구(1)에서 보고된 λmax이 535~540 nm인 것과 유사한 결과를 보여 prodigiosin계열의 색소임을 확인하였다.
1). 계통수 분석결과 Hahellaceae에 속하는 것으로 보고된 Hahella, Zooshikella 속의 균주들 또한 각각의 그룹으로 나타났으며 JE-34의 경우 진화적 관계에 있어 Zooshikella 속과 근연종으로 나타나 Zooshikella 속에 포함되는 것으로 확인되어 Zooshikella 속의 타균주와 매우 가까운 진화적 거리를 나타내었다.
, USA)에서 배양된 colony의 특성을 관찰하였다. 그 결과 배지 위에서 관찰시 불규칙(irregular)하고 유두상(umbonate)의 형태였으며, 광택을 내고 불투명한 점성을 띄는 특성을 보였다. 이는 Zooshikella ganghwensis KCTC JC2044^T, 12045의 colony 특성과 매우 흡사하나 2균주의 경우 동일 배지 위에서 원형(circular)의 돔형(convex)으로 colony를 형성하여 JE-34와 다른 표현형을 나타냈다.
0%의 범위에서 배양이 가능하여 호염성 및 광염성의 특성을 나타내었고 호기성임을 확인하였으며 증식온도의 범위는 15~40℃로 나타났다. 근연종으로서 비교균주인 Zooshikella ganghwensis KCTC 12044, 12045의 경우도 매우 유사한 배양특성을 나타내었다. 추가적으로 JE-34의 배양가능배지를 확인하였는데 해수를 이용한 배지 및 MA에서만 배양이 가능한 것으로 확인되어 JE-34의 배양에 있어 해수중의 미량원소가 필수적임을 알 수 있었다.
따라서 본 연구에서 분리한 JE-34는 Zooshikella 속에 속하는 희소균주로 확인되었고 분리균주에 의해 생산되는 적색색소가 긍정적인 폭넓은 항균활성을 나타내어 차 후 색소물질의 정제 및 구조분석 및 다양한 생리활성을 탐색한다면 생물자원의 확보 차원에서 매우 긍정적인 의의가 있을 것이라고 사료된다.
2). 또한 3균주 모두 균체에 마디 같은 절이 있는 것을 통해 Streptobacilli의 형태를 가지는 것을 확인하였다.
그리고 colony들이 모여 있는 부근을 중심으로 하여 색소의 강도가 높아지는 동시에 금속광택을 나타내기 시작하였다. 또한 JE-34는 액체배지에서도 높은 적색색소 생산성을 보였으며 균체가 응집되어 자라는 특성을 보였다.
또한 alkaline phosphate, leucine arylamidase, acid phosphate, N-acetyl-β-glucosamidase의 경우 양성으로 나타났으며 esterase (C4), esterase lipase (C8), valine arylamidase, naphtolAS-BI-phosphohydrolase의 경우 약한 효소활성을 보였다(Table 3).
분리균주의 생화학적 특성을 확인한 결과 nitrate reduction은 양성반응으로 나타났고 citrate, D-glucose, D-mannitol, D-mannose, D-sorbitol, inositol, L-ornithine, malate, maltose, N-acetylglucosamine, sucrose를 이용할 수 있는 것으로 나타났다(Table 2). 또한 alkaline phosphate, leucine arylamidase, acid phosphate, N-acetyl-β-glucosamidase의 경우 양성으로 나타났으며 esterase (C4), esterase lipase (C8), valine arylamidase, naphtolAS-BI-phosphohydrolase의 경우 약한 효소활성을 보였다(Table 3).
세포 지방산 분석의 결과 지방산의 전체적인 비율은 유사하게 나타났으며 주요지방산은 C16:0 (palmitic acid), C16:1ω7c (palmitoleic acid), C18:1ω7c들이 주요 지방산 성분임을 알 수 있었다(Table 4).
그리고 colony들이 모여 있는 부근을 중심으로 하여 색소의 강도가 높아지는 동시에 금속광택을 나타내기 시작하였다. 이는 기존의 연구(23)에서 prodigiosin을 생산하는 균체 pellet의 특성이라 기술한 바 있으며 본 연구에서 JE-34와 Serratia marcscens의 적색색소를 추출하여 색소의 물성특성을 알아 본 결과 UVVis spectrophotometer를 사용하여 측정한 각각의 흡수 spectrum은 가시광선영역에서 외견상 단일 peak를 나타내며 JE-34와 Serratia marcscens 최대흡수파장이 매우 유사한 분광학적 특성을 보였고 HPLC를 통하여 동일조건으로 색소를 분석한 결과 유사한 시간대에 peak가 검출되어 JE-34의 적색색소가 prodigiosin일 가능성을 뒷받침하는 결과라고 생각된다.
이에 따라 본 연구에서는 JE-34의 적색색소의 항균활성을 측정하였으며 그람양성세균 6종에 대하여 강한 항균활성을 보였으며 특별한 정제과정 없이 제균만을 통한 색소물질이었기 때문에 활용방안 또한 넓고 경제적으로 유리하다고 사료된다. 또한 Candida albicans, Pityrosporum ovale의 경우 3.
ω7c들이 주요 지방산 성분임을 알 수 있었다(Table 4). 이와 같이 생화학 특성은 일정 부분 다른 특성을 나타냈으나 세포벽의 지방산 조성이 유사한 것으로 미루어 비교균주와 근연종임을 확인하였다.
그 결과 그람음성, 양성, 진균류에 걸쳐 폭넓은 항균활성을 나타냈으며 결과는 Table 5, 6과 같다. 적색색소의 disc diffusion test를 통한 항균활성 측정결과 그람음성세균인 Vibrio 속인 8개의 균주와 Escherichia coli, Edwardsiella tarda의 10균주 중 Vibrio 속 7개의 균주에 대한 저해환을 관찰할 수 있었으며 Vibrio vulnificus에 대한 높은 항균활성을 보였다.
35 mg의 실험구의 경우 소량의 처리만으로도 저해환을 관찰할 수 있었다. 적색색소의 최소성장억제농도의 측정을 통하여 항생제의 대체자로서 가능성을 가늠하고자 측정하였으며 실험 결과 제균한 적색색소의 경우 그람양성균에서 1.0 mg/ml 미만에서도 90% 이상 성장을 억제하는 것으로 나타나 매우 우수한 항균력을 가짐을 알 수 있었고 특히 구강질환의 원인균인 Streptococcus mutans에서 0.034 mg/ml 이하에서도 성장을 억제하는 등 구균에서 높은 항균력을 가지는 것으로 나타났다. 진균류, 그람음성균에서도 폭 넓은 항균활성을 보였지만 비교적 고농도에서 억제됨을 확인할 수 있었다(Table 6).
034 mg/ml 이하에서도 성장을 억제하는 등 구균에서 높은 항균력을 가지는 것으로 나타났다. 진균류, 그람음성균에서도 폭 넓은 항균활성을 보였지만 비교적 고농도에서 억제됨을 확인할 수 있었다(Table 6).
근연종으로서 비교균주인 Zooshikella ganghwensis KCTC 12044, 12045의 경우도 매우 유사한 배양특성을 나타내었다. 추가적으로 JE-34의 배양가능배지를 확인하였는데 해수를 이용한 배지 및 MA에서만 배양이 가능한 것으로 확인되어 JE-34의 배양에 있어 해수중의 미량원소가 필수적임을 알 수 있었다.

후속연구

이에 따라 본 연구에서는 JE-34의 적색색소의 항균활성을 측정하였으며 그람양성세균 6종에 대하여 강한 항균활성을 보였으며 특별한 정제과정 없이 제균만을 통한 색소물질이었기 때문에 활용방안 또한 넓고 경제적으로 유리하다고 사료된다. 또한 Candida albicans, Pityrosporum ovale의 경우 3.5 mg 처리구에서 저해환을 형성하여 색소물질의 정제를 거친다면 항진균제로서의 가능성 보였으며 항균활성을 보인 피검균은 각각 여드름 유발균, 치아우식증 유발균, 어류질병 중 널리 알려진 연쇄구균증의 원인 균등으로 인체 병원균 및 어류질병 원인균으로서 잠재적인 약품 소재로서 가능성이 높고 JE-34의 색소물질이라 생각되는 prodigiosin의 경우 여러 연구를 통해 임상에 적용가능성을 인정 받아 면역억제제, 항암제 등의 특허 출원된 바 있어 JE-34의 색소물질의 산업적 활용가능성이 높다고 사료된다.
S1-1 (FJ217962)과 홍콩부근의 Dayawan만에서 분리된 Uncultured marine bacterium LQ-2001(AJ315452)의 16S rDNA 염기서열만이 NCBI에 추가적으로 등록된 바 있다. 분리균주인 JE-34의 형태학적인 특성을 확인한 결과 박테리아의 세포크기가 type strain인 Zooshikella ganghwensis와 다소 차이를 보였고 Zooshikella ganghwensis에서 보고되지 않았던 Streptobacilli의 표현형을 JE-34와 Zooshikella ganghwensis에서 모두 확인할 수 있어 차 후 TEM (Transmission electron microscopy) 등의 추가 실험을 통해 형태학적인 연구의 필요성이 있다고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해양미생물은 육상 미생물과 달리 어떤 특성이 있는가?	해양에는 다양한 해양미생물이 서식하고 있으며 이들은 육상 미생물과 달리 물을 매질로 하고 무기물이 풍부한 환경이며 저온성, 빈영양성, 친압성, 호염성 등의 특성을 가지고 있기 때문에 특이적인 생리적 대사과정에 따른 다양한 이차대사산물을 생산한다(6, 11, 21). 또한 해양미생물은 육상 미생물과 마찬가지로 상호간에 격심한 생존경쟁의 수단으로 다양한 생리활성 물질을 생산하는 것이 알려져 있으며(7, 20) 이들 중 다수는 오랜 기간 천연물 연구의 대상이 되어왔던 육상미생물과는 다른 종들로서 생리활성효과를 가진 신물질을 생산할 가능성이 매우 높다.
	미생물을 이용한 천연색소의 장점으로 인해 해외에서는 어떤 연구개발이 이루어지고 있는가?	이러한 장점 때문에 미국, 호주 및 이스라엘 등지에서는 Dunaliella salina, Haematococcus pluvalis, Phaffia rhodozyma 등 조류 혹은 균체로부터 얻는 생물공학적 생산기술의 개발이 이루어지고 있으며(16) 지금까지 알려진 미생물 천연색소의 생산에 관한 연구로는 곰팡이를 이용한 Rhodopseudomonas viridis를 이용한 녹색 색소의 생산, Azotobacter vinelandii를 이용한 청색 색소의 생산 및 Streptomyces californicus에 의한 청색색소의 생산 등이 있으며, 미생물 유래 적색색소에 대한 연구는 Monascus anka의 적색 색소, Streptomyces propurpurantus와 Bacillus sp.의 혼합배양에 의한 적색색소 등의 연구가 이루어졌다(30).
	천연색소의 단점은 무엇인가?	합성색소는 식품, 화장품, 의약품, 가축사료 첨가제 등으로 다양하게 사용되어 왔으나, 최근 합성색소의 안정성의 문제가 제기되어 합성색소를 대체 가능한 천연색소에 대한 선호도가 증가하여 천연색소의 생산에 대한 관심이 높아지고 있다(33). 지금까지 천연색소는 대부분 동물이나 식물에서 직접 추출하여 사용되어 가격이 비싸고 생육조건 및 자연환경에 따라 품질의 변화가 심한 단점을 지니고 있다(8, 10). 이에 비하여 미생물에 의해 생산되는 천연색소의 장점은 배양시간이 짧고, 다른 천연색소보다 통일된 조건설정이 가능하여 균질성 높은 생산물을 얻을 수 있으며 배지조성이 간단하여 배양에 따른 비용도 절감할 수 있다는 장점이 있다(9, 27, 34, 36).

참고문헌 (36)

Allen, E.G. 1967. Conditions of the colour change of prodigiosin. Nature 216, 929-931

상세보기
Baron, S.S. and J.J. Rowe. 1981. Antibiotic action of pyocyanin. Antimicrobial Agents Chemother. 20, 814-820

상세보기
Chew, A.G. and D.A. Bryant. 2007. Chlorophyll biosynthesis in bacteria: the origins of structural and functional diversity. Annu. Rev. Microbiol. 61, 113-129

상세보기
D’lessio, R., A. Bargiotti, O. Carlini, F. Colotta, M. Ferrari, P. Gnocchi, A. Isetta, N. Mongelli, P. Motta, A. Rossi, M. Rossi, M. Tibolla, and E. Vanotti. 2000. Synthesis and immunosuppressive activity of novel prodigiosin derivatives. J. Med. Chem. 43, 2557-2565

상세보기
David, R.B. and R.N. Castenhol. 1973. Bergey's manual systematic bacteriolgy, pp. 721. Springer, press 2nd ed. New York, USA
Feller, G., E. Narinx, J.L. Arpigny, M. Aittaleb, E. Baise, S. Genicot, and C. Gerday. 1996. Enzymes from psychrophilic organisms. FEMS Microbiol. Rev. 18, 189-202

상세보기
Fenical, W. 1993. Chemical studies of marine bacteria: Developing a new resource. Chem. Rev. 93, 1673-1683

상세보기
Fowler, M.W. 1983. Production of commercially useful compounds by plant cell culture, pp. 3-38. In S.H. Mantell and H. Smith (eds.), Plant Biotechnology, Cambridge University Press, London, UK
Han, O. and R.E. Mudgett. 1992. Effect of oxygen and carbon dioxide partial pressures on Monascus growth and pigment production in solid-state fermentation. Biotechnol. Prog. 8, 5-10

상세보기
Hannagata, N., A. Ito, Y. Fukuju, and K. Murata. 1992. Red pigment formation in cultured cells of Carthamus Tinctorius L. Biosci. Biotechnol. Biochem. 56, 44-47

상세보기
Herbert, R.A. 1992. The perspective on the biotechnological potential of extremophiles. Trends Biotechnol. 10, 395-402

상세보기
Holt, J.G., N.R. Krieg, P.H.A. Sneath, J.T. Staley, and S.T. Williams. 1994. Group 18: Endospore-forming Gram-positive rods and cocci, pp. 559-564. In J.G. Holt, K.H. Schleifer, J.G. Tully, J Ursing, M. Bryant, N.R. Krieg, J. Liston, J.W. Moulder, R.G.E.
Huffnagle, G.B., G.H. Chen, J.L. Curtis, R.A. McDonald, R.M. Strieter, and G.B. Toews. 1995. Down-regulation of the afferent phase of T cell-mediated pulmonary inflammation and immunity by a high melanin-producing strain of Cryptococcus neoformans. J. Immunol. 155, 3507-3516

상세보기
Huh, J.E., J.H. Yim, H.K. Lee, E.Y. Moon, D.K. Rhee, and S. Pyo. 2007. Prodigiosin isolated from Hahella chejuensis suppresses lipopolysaccharide-induced NO production by inhibiting p38 MARK, JNK and NK-κB activation in murine peritoneal macrophages. Int. Immunopharmacol. 7, 1825-1833

상세보기
Ikemoto, S., M. Kuraishi, K. Komagata, R. Azuma, R. Suto, and H. Murooka. 1978. Cellular fatty acid composition in Pseudomonas species. J. Gen. Appl. Microbiol. 24, 199-213

상세보기
Jeong, Y.K., B.D. Choi, S.J. Kang, S.H. Jeong, Y.K. Lee, H.Y. Kim, and M.J. Jung. 2000. Characteristic of carotenoid from halophilic bacteria Haloarcular sp. EH-1. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 15, 673-676

원문보기 상세보기
Kim, D., J.S. Lee, Y.K. Park, J.F. Kim, H. Jeong, T.K. Oh, B.S. Kim, and C.H. Lee. 2007. Biosynthesis of antibiotic prodiginines in the marine bacterium Hahella chejuensis KCTC 2396. J. Appl. Microbiol. 102, 937-944

상세보기
Kim, D.K., Y.K. Park, J.S. Lee, J.H. Kim, H.Y. Jeong, B.S. Kim, and C.H. Lee. 2006. Analysis of a prodigiosin biosynthetic gene cluster from the marine bacterium Hahella chejuensis KCTC 2396. J. Microbiol. Biotechnol. 16, 1912-1918

원문보기 상세보기
Kim, J.S., M.C. Kim, K.J. Lee, and M.S. Heo. 2009. Isolation and optimal culture conditions of prodigiosin-like pigment produced by Zooshikella sp. JE-34. Kor. J. Microbiol. Biotechnol. 37, 219-225

원문보기 상세보기
Kobayashi, J. and M. Ishibashi. 1993. Bioactive metabolites of symbiotic marine microorganisms. Chem. Rev. 93, 1753-1771

상세보기
Lee, S.A., J.H. Lee, S.J. Kim, and H.K. Kim. 2005. Hydrolysis of triglyceride with cold-adapted lipase of Psychrobacter sp. S3 isolated from intertidal flat. Kor. J. Microbiol. Biotechnol. 33, 29-34

원문보기 상세보기
Liu, G.Y., A. Essex, J.T. Buchanan, V. Datta, H.M. Hoffman, J.F. Bastian, J. Fierer, and V. Nizet. 2005. Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity. J. Exp. Med. 202, 209-215

상세보기
Margalith, P.Z. 1992 Pigment Microbiology. London: Chapman and Hall
Miyagawa, E., R. Azuma, and T. Suto. 1979. Cellular fatty acid composition in Gram-negative obligately anaerobic rods. J. Gen. Appl. Microbiol. 25, 41-51

상세보기
Montaner, B., S. Navarro, M. Pique, M. Vilaseca, M. Martinell, E. Giralt, E. Gil, and P.T. Ricardo. 2000. Prodigiosin from the supernatant of Serratia marcescens induces apoptosis in haematopoietic cancer cell lines. Br. J. Pharmacol. 131, 585-593

상세보기
Mortellaro, A., S. Songia, P. Gnocchi, M. Ferrari, C. Fornasiero, R. D'lessio, A. Isetta, F. Colotta, and J. Golay. 1999. New immunosuppressive drug PNU156804 blocks IL-2-dependent proliferation and NF-kappa B and AP-1 activation. J. Immunol. 162, 7102-7109
Natarajan, V. and P.K. Kamath. 1995. UV stable pigment: prodigiosin. Paintindia. 45, 23-33
Ng, L.K., R. Sherburne, D.E. Taylor, and M.E. Stiles. 1985. Morphological forms and viability of Camylobacter species studied by electron microscopy. J. Bacteriol. 164, 338-343
Paolo, W.F., E. Dadachova, P. Mandal, A. Casadevall, P.J. Szaniszlo, and J.D. Nosanchuk. 2006. Effects of disrupting the polyketide synthase gene WdPKS1 in Wangiella [Exophiala] dermatitidis on melanin production and resistance to killing by antifungal compounds, enzymatic degradation, and extremes in temperature. BMC Microbiol. 6, 55

상세보기
Romero-Martinez, R., M. Wheeler, A. Guerreroplasta, G. Rico, and H. Torres-Guerrero. 2000. Biosynthesis and functions of melanin in Sporothrix schenckii. Infect. Immun. 68, 3696-3703

상세보기
Thomson, J.D., D.G. Higgins, and T.J. Gibson. 1994. CLUSTAL W; improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, positions specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res. 22, 4673-4680

상세보기
Van Duin, D., C. Arturo, and D.N. Joshua. 2002. Melanization of Cryptococcus neoformans and Histoplasma capsulatum reduces their susceptibilities to amphotericin B and caspofungin. Antimicrob. Agents Chemother. 46, 3394-3400

상세보기
Ventosa, A., J.J. Nieto, and A. Oren. 1998. Biology of moderately halophilic aerobic bacteria. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62, 504-544

상세보기
Yang, I.Y. and S.O. Hwang. 1995. Isolation and identification of Serratia marcescens strain US50-3 producing water soluble red pigment. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 23, 777-780
Yi, H., Y.H. Chang, H.W. Oh, K.S. Bae, and J.S. Chun. 2003. Zooshikella ganghwensis gen. nov., sp. nov., isolated from tidal flat sediments. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 53, 1013-1018

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Yongsmith, B., S. Krairak, and R. Bavavoda. 1994. Production of yellow pigments in submerged culture of a mutant of Monascus sp. J. Ferment Bioeng. 78, 223-228

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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