우리나라에서 확보한 해양미생물과 미세조류에 대한 기초생리활성 연구

배승섭,권용민,정다운,유운종,조기철,조은서,정윤희,박윤경,안혜미,이대성,박진수,이재욱,오동찬,오기봉,조은지,박상익,전유진,이효근,김근용,남상집,최혁재,판철호,최그레이스 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.2

우리나라 여러 해양환경 지역으로부터 확보한 370주의 해양세균, 균류, 미세조류로부터 기초생리활성(항산화, 항염, 항균, 항암, 항바이러스)을 조사하여 채집지, 분리원, 종(種) 수준에서의 활성결과를 비교하였다. 해양세균의 경우, 일반적으로 유용성이 많이 알려진 Streptomyces 속과 Bacillus 속에 속하는 균주들이 두드러진 강한 효능이 관찰되었고, 주로 해양퇴적물로부터 유용한 자원을 분리할 수 있었다. 해양균류와 미세조류의 경우에도 종 특이적으로 활성이 강하게 나타나는 결과를 확인할 수 있었고, 효능 특이적으로 활성을 보이는 결과도 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 특정질병에 선택적으로 효능을 보이는 화학물질 연구 또는 자원 기반 연구 수행 시 유용성을 전제로 한 자원 확보 전략 수립과 산업 활성화를 위한 전략소재로 우선적 접근이 용이할 수 있는 연구결과라 생각된다. 또한, 이들 결과를 해양바이오 뱅크를 통한 분양소재로 활용함으로써 학계, 산업계에서 활용하여 해양바이오산업 활성화에 좀 더 빠른 접근을 도울 수 있다고 생각한다. Basic bioactivities (antioxidant, anti-inflammatory, antibacterial, anticancer, antiviral) were investigated from 370 strains of marine bacteria, fungi, and microalgae obtained from various marine environmental regions in Korea, and the activity results were obtained at the collection site, isolation source, and species level was compared. In the case of marine bacteria, strains belonging to the generally useful genera Streptomyces and Bacillus were observed to have particularly strong efficacy and useful resources were mainly isolated from marine sediments. In the case of marine fungi and microalgae, results showing strong species-specific activity were confirmed, and results showing efficacy-specific activity were also obtained. Based on these results, it is a research result that can facilitate priority access as a strategic material for industrial revitalization and the establishment of a strategy to secure resources based on usefulness when conducting research on chemicals that are selectively effective against specific diseases or when conducting resource-based research. In addition, we believe that by using these results as material for sale through the Marine BioBank(MBB), academia and industry can use them to help accelerate the revitalization of the marine bio industry.

Zinc Undecylenate가 말똥성게(Hemicentrotus pulcherrimus)와 둥근성게(Mesocentrotus nudus)의 배아발생에 미치는 독성 영향

최훈,박윤호,이주욱,이승민,최윤석,황운기 (사)한국해양생명과학회 2020 한국해양생명과학회지 Vol.5 No.2

본 연구에서는 살균제, 항진균제 등의 의약품을 포함하여 다양한 목적으로 사용되며, 신방오도료로서의 가능성이 확인된 바 있는 Zinc undecylenate (ZU)를 이용해 연안환경 내 1차 소비자를 대표할 수 있는 성게 2종(H. pulcherrimus, M. nudus)에 대한 독성평가를 실시하였다. 실험결과 ZU에 대한 H. pulcherrimus와 M. nudus의 수정률 EC50은, 각각 11.27 mgl-1과 1.48 mgl-1로 나타났다. 또한, 정상배아 발생률의 EC50은 각각 0.94 mgl-1와 3.78 mgl-1로 나타났으며, NOEC는 0.2 mgl-1, 0.78 mgl-1를 나타내었다. 본 연구에서 도출된 성게 2종과 문헌조사를 통한 연안양식생물 2종의 급성독성결과를 이용하여 Predicted No Effect Concentration (PNEC)를 계산하였다. PNEC 값은 0.0094 mgl-1로 나타났으며, 위와 같은 결과는 해양환경 오염물질에 대한 환경보호전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

차세대염기서열분석 데이터 기반으로 선별한 전복(Haliotis discus hannai) 유래 신규 펩타이드의 항암 효과

박준형,문현혜,황보전,비라판 칼파감,사티시쿠마 나타라잔,정호영 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.1

본 연구는 우리나라 해안에서 널리 서식 중인 해양 자원 중 하나인 전복(Haliotis discus hannai)의 차세대염기서열분석 데이터 기반으로 선별한 신규 펩타이드의 항암 활성을 평가한 연구이 다. 펩타이드의 항암 활성은 교모세포종 세포주인 SNU-489에서 농도 의존적으로 처리 시간에 비례하여 증가하였으며, 200 μM로 48시간 처리하였을 때 암 세포 사멸율이 67%로 가장 높게 나타났다. 반면 정상 세포인 HaCaT에서 가장 높은 세포 사멸율은 18%로 농도 의존적이었으나 처리 시간과는 무관하였다. 또한 신규 펩타이드의 항암 메커니즘 과정을 밝히기 위해 세포자 멸괴사(Necroptosis) 관련 유전자의 발현 변화를 qRT-PCR 방법을 통해 검증하였다. 는 신 규 펩타이드 처리군에서 200 μM 처리 시 9배 이상 발현 증가, 는 100 μM 처리군에서 대조군 대비 2배 이상 유의미하게 발현이 증가되었다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, 전복 유래 신규 펩타이드는 암 세포 특이적으로 세포 독성을 가지며, 세포자멸괴사 메커니즘을 통해 암 세포 사멸을 일으키는 것으로 추측되므로 신규 펩타이드가 추후 교모세포종 치료제의 후보 물질로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

울릉도 토양에서 분리한 Bacillus 속 균주의 프로바이오틱 잠재성 평가

심명욱,한덕기 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.1

Probiotics have been isolated from various environments and Bacillus species are advantageous among the probiotic bacteria due to their ability to form endospores that can compensate for the limitation of typical probiotics such as lactic acid bacteria. The aim of this study is to investigate the probiotic potential of Bacillus species from Ulleungdo soil, known as an unpolluted environment in Korea. Soil samples were collected from various areas of Ulleungdo, and Bacillus spp. were isolated, and assessed for antibiotic resistance and enzymatic activity. Six Bacillus spp. were not resistant to all tested antibiotics and subsequently tested for enzyme activity. We found the six Bacillus spp. were all inactive β-glucuronidase enzyme, which can have detrimental effects on human health, and one of Bacillus spp. showed an activity of Leucine arylamidase suggesting its probiotic potential. 프로바이오틱스는 다양한 환경에서 분리되어 왔으며, Bacillus 균주는 유산균과 같은 일반적인 프로바이오틱스의 한계를 보완할 수 있는 내생포자 형성 능력으로 인해 프로바이오틱스 균주 중에서 유리하다. 본 연구의 목적은 한국에서 오염되지 않은 환경으로 알려진 울릉도 토양에서 분리된 Bacillus 균주의 프로바이오틱스 잠재성을 조사하는 것이다. 토양 시료는 울릉도 각지에 서 채취하였으며, 항생제 내성과 효소 활성을 평가하였다. 항생제에 내성을 나타내지 않는 6개 의 Bacillus 균주를 확보하였고 이후에 효소 활성을 검사하였다. 인체에 악영향을 미칠 수 있 는 β-glucuronidase 효소는 활성이 나타나지 않았으며, 시중에서 판매되고 있는 Bacillus 프로바 이오틱스와 유사한 효소의 활성과, 추가적으로 펩타이드 가수분해효소인 Leucine arylamidase 의 활성이 나타난 NB-1 균주가 확인되었다. 이에, 추가적인 효능 연구 및 안정성 실험을 통해 프로바이오틱스 균주로서의 가능성을 모색해야 할 필요가 있다고 판단된다.

형광측정기법을 이용한 태안반도 연안 표층수의 미세플라스틱 정량분포 스크리닝

황운기,최훈,이주욱,박윤호,강원수,이문진 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.1

In this study, we investigated the quantitative distribution of microplastics in the surface seawater at 8 points near the Taean Peninsula using fluorescence staining. The study revealed a detection range of microplastics from 0 to 360.5 particles/l, with an average of 149.7±46.0 particles/l. When classifying the microplastics by size, it was found that particles smaller than 50 μm were dominant, although there were differences at Site 3. Moreover, it was not possible to identify clear correlations when comparing the number of microplastics based on collection area and particle size. Various physical and chemical factors, including plastic material, dynamic ocean conditions (such as currents, wind, waves, tides), geological characteristics (topography, slope), sediment materials including coastal organisms, human activities (fishing, development, tourism), and weather conditions (floods, rainfall), affect the behavior of microplastics. Therefore, future efforts should focus on standardizing quantitative analysis methods and conducting fundamental research on microplastic monitoring, including the analysis of environmental factors. 본 연구에서는 형광측정기법을 사용하여 태안반도 인근 8지점의 표층 해수 내 미세플라스틱 정량분포를 조사하였다. 연구결과 미세플라스틱의 검출범위는 0~360.5 particles/l (평균 149.7 ±46.0 particles/l)로 나타났다. 하지만 해양환경 내 미세플라스틱의 정량분석방법이 표준화되지 않아 타 연구결과와 직접비교 하는 것이 불가능한 상황이다. 본 연구결과 검출된 미세플라스 틱을 크기별로 분류하면 < 50 μm 크기가 우점하지만, St. 3의 경우 > 500 μm이 25.6%를 차 지하여 지역별로 우점하는 미세플라스틱의 크기에 차이가 나타난다. 또한 채집지역, 저질의 종 류, 검출되는 플라스틱 크기에 따른 미세플라스틱의 검출량 비교에도 뚜렷한 상관관계를 가지 는 요인을 확인할 수 없었다. 이는 플라스틱의 재질에 따른 물리 · 화학적 특성, 해양의 동적 조건(해류, 바람, 파도, 조류 등), 지질학적 특성(지형, 경사 등), 연안 생물을 포함한 저질의 구성 및 특성, 상호작용, 인간활동(어업, 개발, 관광 등), 기상조건(홍수, 강우 등)과 같은 다양한 요인 이 미세플라스틱의 거동에 영향을 주기 때문이다. 그러므로 향후 정량분석방법 표준화 및 환 경요인에 대한 분석이 수반된 미세플라스틱 모니터링 기초연구가 필요한 상황이다.

하계 무안만 조하대 저서동물군집 특성 및 AZTI의 해양생물지수(AMBI)와 수질평가지수(WQI)를 이용한 건강성 평가

이경선,오준호 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.1

저서동물은 저서환경특성을 나타내는 중요한 지시자로 알려져 있다. 본 연구에서는 무안만 조하대의 환경 및 저서동물의 분포특성을 조사하였으며, 수질평가지수(WQI)와 저서생물지수(AMBI)를 이용하여 저서생태계 건강성을 평가하였다. 현장채집은 2019년 하계 무안만 조하대의 10개 정점에서 이루어졌다. 무안만 조하대는 상부지역이 하부지역에 비해 세립한 입도특성을 나타내고 있었으며, 높은 유기물 함량을 보였다. 일부 정점에서 오염지표종인 Musculista senhousia, Theora fragilis and Lumbrineris longifolia과 같은 종들도 우점을 나타내고 있었다. 군집분석결과 무안만 조하대는 상부, 중부, 하부 그룹으로 구분되었으며, 유기물 함량과 저서건강성 평가지수(WQI 및 AMBI)와의 상관결과와 일치하였다. 본 연구결과, 무안만 조하대의저서생태계는 양호한 것으로 평가되었다. 하지만 저서동물이 균등하게 분포하지 않고, 기회종이 출현하고 있어 조하대의 유기물 부하량이 증가하고 있는 것으로 보인다.

둥근성게(Mesocentrotus nudus)를 이용한 과불화화합물의 생태독성평가

최훈,이주욱,이승민,전형주,허승,황운기 (사)한국해양생명과학회 2021 한국해양생명과학회지 Vol.6 No.2

본 연구에서는 과불화합물 PFOA와 PFOS potassium salt가 Mesocentrotus nudus의 10 min-수정률과 48 h-정상유생발생률에 미치는 독성영향을 반수영향농도, 무영향농도, 최소영향농도 등의 독성값 계산을 통해 확인하였다. PFOA와 PFOS potassium salt에 대한 10 min-수정률의 EC50 값은 각각 1346.43 mg/l와 536.18 mg/l로 나타났으며, 48 h-정상유생발생률의 EC50 값은 각각 42.67 mg/l와 17.81 mg/l로 나타났다. 최근 연구에 의하면, 환경 내의 PFOA와 PFOS의 농도는 지속적으로 감소하였으며, 성게류에게 급성독성을 나타낼 정도는 아닌 것으로 나타났다. 하지만 생물체내에서는 여전히 높은 농도로 관측되고 있다. 결국, PFOA와 PFOS는 생물체의 생애 전주기에 걸쳐 체내 축적이 가능하기 때문에, 연안환경에 서식하는 해양생물을 이용한 생애 전주기적 만성독성 연구가 필요할 것이다.

북방전복 Haliotis discus hannai의 부착생물 제거에 따른 생물학적 영향

신소령,김현진,황두진,신현출,이정식 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

본 연구에서는 한국 남해안의 해상가두리에서 북방전복 Haliotis discus hannai 부착생물의 종류와 밀도에 관한 자료의 축적과 부착생물 제거에 따른 영향을 평가하고자 하였다. 해상가두리에서 북방전복의 부착생물은 굴, 태형동물, 따개비가 우점하였으며, 이들의 평균 부착생물 면적비는 약 57.5%였다. 성장률과 간췌장의 건강도는 대조구에 비해 부착생물 제거구에서 좋은 결과를 보였다. 따라서 전복의 부착생물 제거는 개체의 성장과 출하 시 상품성 향상을 위해 필요한것으로 판단된다.

해양생물 다양성 연구를 위한 환경유전자(eDNA)의 적용

최소윤,이승재,최은경,조은아,김진무,조민주,김장연,권수연,박현 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.2

eDNA (environmental DNA)란 특정 환경에 서식하는 생물로부터 유래한 DNA를 의미한다. 환경 시료로부터 추출한 eDNA를 활용하면 해당 환경에 서식하는 생물들의 효율적이고 정확한 모니터링을 수행할 수 있다. 해수 시료로부터 얻은 eDNA를 기반으로 해양생물 다양성 연구를 수행할 수 있다. 해수 시료를 채집하고 이로부터 eDNA를 추출한 뒤, metagenome 분석을 통해 서식하는 해양생물의 종 동정과 다양성 분석이 가능하다. 본 리뷰에서는 이처럼 해수의 eDNA를 활용하여 해양 지역의 생물 다양성 연구를 수행하는 전체적인 과정을 제시하고 있다. 아직 국내에는 해양생물 다양성 연구를 위해 eDNA를 적용하는 방법이 보편화 되어있지 않으며, 본 리뷰를 기반으로 이와 같은 eDNA 연구 방법을 정립하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. eDNA, an abbreviation for environmental DNA, means DNA derived from organisms inhabiting in a specific environment. The utilization of eDNA extracted from environmental samples allows for efficient and accurate monitoring of organisms inhabiting the respective environment. Specifically, eDNA obtained from seawater samples can be used to analyze marine biodiversity. After collecting seawater samples and extracting eDNA, metagenome analysis enables the taxonomic and diversity analysis among marine organisms inhabiting the sampled area. This review proposed an overall process of marine biodiversity analysis by utilizing eDNA from seawater. Currently, the application of eDNA for analyzing marine biodiversity in domestic setting is not yet widespread. This review can contribute to establishment of marine eDNA research methods in Korea, providing valuable assistance in standardizing the use of eDNA in marine biodiversity studies.

3세대 DNA 염기서열 분석과 Hi-C기술을 이용한 꼬막 게놈의 유전체 연구

김진무,이승재,조은아,최은경,조민주,신소령,이정식,박현 (사)한국해양생명과학회 2021 한국해양생명과학회지 Vol.6 No.2

꼬막은 해양 어업으로써 아시아 전 지역에 있어서 중요한 수산자원 중 하나이다. 하지만, 공장의 산업화, 해양 환경오염, 그리고 지구 온난화로 인해 해양 어업 생산량이 급격히 떨어졌다. 우리나라 남해안의 주요 수산자원인 꼬막의 유전적 특성을 파악하기 위하여 꼬막의 전장유전체를 해독하고 염색체 서열을 규명하였다. 915.4 Mb의 게놈을 조립하였고, 19개의 염색체 유전자 서열을 식별하였다. 꼬막의 유전체에서 25,134개의 유전자들을 확인하였고, 그 중에 22,745개의 유전자들에 대한 기능을 확인했으며, 4,014개의 유전자들에 대한 KEGG pathway를 분석하였다. 꼬막유전체와 8종의 다른 패류와 비교유전체 분석을 통하여 확장/감소(gene gain and loss) 분석을 수행한 결과, 725개의 유전자군의 확장과 479개의 유전자군의 감소를 확인하였다. 꼬막의 homeobox 유전자 클러스터는 촉수담륜동물 내에서 잘 보존된 유전자 구조를 보였다. 또한, 꼬막은 3개의 hemoglobin 유전자들이 피조개의 hemoglobin과 높은 유사성을 보였다. 꼬막의 전장유전체 정보를 통해 꼬막의 환경 적응과 진화의 유전적 특성과 생리적 특성뿐만 아니라, 꼬막 양식의 효율성을 높이는 양식산업에 널리 이용될 수 있는 유전적 정보를 제공할 것이다.