초록 ▼

예비 연구를 통하여 이미 확보된 TNT를 분해하는 미생물들의 다양한 특성을 규명하고, 백색부후균과 분해세균의 TNT 분해능을 조사하며, TNT 분해에 영향을 미치는 여러 가지 환경요인들을 분석하여 TNT 분해의 최적 조건을 확립한다. 미생물에 의한 TNT 분해 기작과 관여효소를 규명하고자 한다. 국내에서 분리된 여러 백색부후균들은 우수한 TNT 분해능을 나타내었으며 특히 Irpex lacteus는 매우 높은 TNT 광물화능을 보였다. I. lacteus의 TNT 초기대사는 nitro group 환원경로와 denitration 경로가

예비 연구를 통하여 이미 확보된 TNT를 분해하는 미생물들의 다양한 특성을 규명하고, 백색부후균과 분해세균의 TNT 분해능을 조사하며, TNT 분해에 영향을 미치는 여러 가지 환경요인들을 분석하여 TNT 분해의 최적 조건을 확립한다. 미생물에 의한 TNT 분해 기작과 관여효소를 규명하고자 한다. 국내에서 분리된 여러 백색부후균들은 우수한 TNT 분해능을 나타내었으며 특히 Irpex lacteus는 매우 높은 TNT 광물화능을 보였다. I. lacteus의 TNT 초기대사는 nitro group 환원경로와 denitration 경로가 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 이 중 TNT 광물화에 보다 유리한 denitration 경로는 nitrite와 핵심 중간산물인 hydride-Meisenheimer complex의 검출로 확인하였다. 한편 TNT의 생분해는 먼저 aromatic nitroreductase에 의해 TNT가 환원된 후에 다른 효소들이 관여하는 것으로 밝혀졌다. LiP은 hydroxylamino-dinitrotoluene의 전환에 관여하는 것으로 확인되었으나 다른 효소들이 TNT 전환의 초기부터 같이 관여할 것으로 추정된다. 한편 연속배양에 의하여 보다 효율적인 TNT 제거를 시도하였으며 이 과정에서 TNT 분해능이 높은 분해세균이 분리되어 Klebsiella sp. strain C1으로 동정되었다. 이 균주는 통성 혐기성 세균이라서 호기성 조건과 혐기성 조건에서 모두 TNT를 분해할 수 있다. I. lacteus와 같이 nitro group 경로와 denitration 경로를 동시에 이용하는 것으로 나타났다. 이외에도 I. lacteus와 Klebsiella sp. strain C1의 TNT 생분해능을 증가시킬 수 있는 여러 가지 조건들을 탐색하였으며 특히 두 균주에서 초기 TNT 환원에 관여하는 nitroreductase를 분리, 정제하여 그 특성을 밝히고 있다. 국내에서 분리된 I. lacteus는 TNT의 생분해 시 nitro group 환원과 denitration경로를 동시에 이용하는데 이런 2가지 대사경로의 동시 이용은 이제까지 몇 가지 세균에서는 보고되었지만 균류에서 보고된 바 없는 새로운 발견이다. 본 연구에서 분리한 Klebsiella sp. strain C1도 2가지 환원대사를 동시에 수행하는데 이 균주에 의한 이산화탄소로의 광물화는 이제까지 보고된 세균에 의한 TNT 광물화보다 2배 이상 높은 것으로 나타났는데 그 이유는 TNT 광물화에 denitration 경로가 nitro group 환원경로보다 유리하기 때문인 것으로 추정된다. TNT 초기대사는 환원성 대사이며 혐기성 조건에서 보다 효율적으로 일어날 수 있지만 그 이후에는 호기성 산화가 일어나는 것이 바람직한데 이 균주는 통성 혐기성 세균이므로 혐기/호기 생분해가 가능하여 그 활용성이 높을 것으로 기대된다. 이런 결과들은 앞으로 TNT로 오염된 토양과 물에서 TNT의 제거에 유용한 종균과 기초자료로 이용될 수 있을 것이며 효소학적, 분자생물학적 연구에 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼

Various characteristics of TNT degrading microorganisms will be examined and their TNT removal rates and the factors affecting on TNT degradation will be investigated to establish the optimum conditions for TNT removal. Metabolic pathways and enzymes involved in TNT degradation will be studied. Seve

Various characteristics of TNT degrading microorganisms will be examined and their TNT removal rates and the factors affecting on TNT degradation will be investigated to establish the optimum conditions for TNT removal. Metabolic pathways and enzymes involved in TNT degradation will be studied. Several white rot fungi isolated from Korea showed the high TNT degrading capabilities, and especially Irpex lacteus mineralizes TNT efficiently. I. lacteus utilizes a nitro group reduction pathway and a denitration pathway together for the initial TNT metabolism. The denitration pathway which has been known to be more favorable for the TNT mineralization was confirmed by detection of nitrite and key intermediate, hydride-Meisenheimer complex. TNT biodegradation is initiated with the reduction by aromatic nitroreductase and lignin peroxidase was responsible for the transformation of hydroxylamino-dinitrotoluene. Efficient TNT removal was tried through a continuous culture and during that process, TNT degrading bacterium was isolated and identified as Klebsiella sp. strain C1. This bacterium is a facultative anaerobe and can degrade TNT under both aerobic and anaerobic conditions. Klebsiella sp. strain C1 can utilizes both nitro goup reduction pathway and denitration pathway like I. lacteus. In addition, several conditions to enhance the TNT removal were investigated, and the nitroreductases of I. lacteus was purified and characterized. I. lacteus isolated from Korea utilizes a nitro group reduction pathway and a denitration pathway simultaneously for the initial TNT degradation. Although this phenomenon has been reported in several bacteria, it has not been reported in fungi. I. lacteus is the first fungus showing this kind of metabolism. The isolated TNT degrading bacterium, Klebsiella sp. strain C1 also utilizes both pathways together. This bacterium showed the higher mineralization rate of TNT than any other bacteria reported, and this may be due to the utilization of a denitration pathway which is more favorable for TNT mineralization. Since this bacterium is a facultative anaerobe, a sequential anaerobic/aerobic process is possible, which may enhance the TNT removal because the initial TNT metabolisms are reductive and they can occur more efficiently under anaerobic conditions. These microorganisms can be used for the bioremediation of TNT contaminated sites, and the enzymatic and molecular biological studies.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...8
• 3. 결과 및 고찰...11
• 4. 결론...33
• 5. 인용문헌...34