친환경 항균성 구리의 수질 내 생물학적 오염원 제거 가능성 연구

지근호(Keunho Ji) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.9

기후변화와 도시화에 따른 오염으로 인하여 대기 및 토양이 오염되었고, 이들 오염물질이 점오염원과 비점오염원을 통하여 수질 내로 흘러 들어가면서 수질오염이 심각한 수준에 이르렀다. 이러한 수질 내 생물학적 오염원 제거를 위하여 간편하면서도 효율이 높은 수질 정화용 필터의 개발이 요구되는 실정이며, 이를 위하여 항균력을 가지고 있는 구리를 이용하여 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 수질오염의 기준으로 사용되는 대장균 외 주요 병원성 균 4종 (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa)을 사용하였으며, 스트립 형태의 구리선 0.5g, 1g, 2g을 이용하여 직경 2cm의 구 형태로 제작하였다. 항균력 확인을 위하여 각 병원성 균을 접종한 후 구리공을 장착한 다음, 99% 이상의 항균력을 가지는 조건을 조사하였다. 연구 결과 0.5g의 구리선으로 만든 구리 공을 최소 20분간 반응시켰을 때 5종의 병원성균에 대해서 99% 이상의 생장 억제능이 나타나는 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 세포 실험 등의 추가 실험이 진행된다면 수질 정화용 필터로 사용되기에 충분할 것으로 판단되며, 이를 통해 공장 및 도시 폐수 뿐만 아니라 축산 및 양식 산업 분야에 광범위하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다. Air and soil are being contaminated by the environmental pollution as a result of climate change and urbanization, resulting in water pollution reaching serious levels. In this studies, we investigated the use of antimicrobial copper for the removal of biological pollutants from water system. Specifically, we tested its effects against E. coli, B. subtilis, S. aureus, K. pneumoniae and P. aeruginosa. Made a sphere shape having a diameter of 2cm using a strip-shaped copper wire of 0.5g, 1g and 2g. And then, to confirm the antimicrobial activities, each copper ball was equipped in the broth which inoculated each pathogens. The results showed that bacterial growth of the five test bacteria was inhibited by more than 99% after reaction with a 0.5 g copper ball for at least 20 minutes. Based on the these results, if perform the further experiment such cytotoxicity, it is expected that will be enough to be used as a filter for water quality purification. The developed technique is expected to be widely applied in various industries.

티트리 (Melaleuca alternifolia ) 추출물의 항균 활성

지근호(Keunho Ji) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.5

티트리 (Melaleuca alternifolia , Tea tree)는 terpineol-4, cineol, cymene, sesquiterpenes 등을 함유하여 살균 효과와 피부 보습효과를 지니고 있으며 또한, 여드름 염증 완화, 비듬 치료, 통증 완화, 우울증 해소 등의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 티트리를 유기용매 (Methanol, Dichloromethane, Ethyl acetate) 및 열수추출법을 이용하여 물질을 추출하였으며, 각 추출액에서 나타나는 항균 및 항진균 활성을 확인하였다. 항균 활성 검증은 9종의 병원성미생물 (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio parahaemolyticus )을 대상으로 실시하였으며, 항균 활성 검증에 일반적으로 사용되는 disc diffusion법을 이용하여 추출물의 항균 활성을 확인하였다. 항균활성 검증을 통하여 ethyl acetate 분획추출물과 methanol 분획추출물에서 V. parahemolyticus 와, S. aureus 에 대한 항균활성을 확인하였다. 또한, 최대 활성을 나타내었던 V. parahaemolyticus 를 대상으로 각 분획추출물 및 열수추출물의 항균활성을 확인하였으며, 10 mg/mL 농도로 처리하였을 때 99.9 % 이상의 항균활성을 확인하였다. 항진균활성의 경우, 균종에 따른 차이는 있으나 진균류에 대한 약 45시간 이상의 보존력을 확인하였다. 본 연구를 통해서 티트리 열수추출물과 메탄올 추출물의 V. parahaemolyticus 에 대한 항균 활성을 확인하였으며, 추가적인 연구를 통해 항균제 및 항진균제로써의 개발 가능성을 확인하고자 한다. Melaleuca alternifolia contains terpineol-4, cineol, sesquiterpenes etc., and has a germicidal effect and skin moisturizing effect. It also has the characteristics of relieving acne inflammation, treating dandruff, relieving pain, and relieving depression. In this study, an antimicrobial substance extracted from tea tree using an organic solvent (methanol, dichloromethane, ethyl acetate) and hydrothermal extraction method. And confirmed the antimicrobial activity of each extract. In order to verify the antimicrobial activity, nine pathogenic bacteria (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa and Vibrio parahaemolyticus ) were used. The antimicrobial activity of each extracts were confirmed by the commonly used disc diffusion method. The results showed that the fraction extracts of ethyl acetate and methanol had antimicrobial effects against V. parahaemolyticus and S. aureus . Using these results, we confirmed the antimicrobial activity of each fraction extracts and hot water extracts against V. parahaemolyticus . After the treat of samples, we confirmed at over 99.9 % of antimicrobial activity. In case of antifungal activities, we confirmed of preservation effect during over 45 hours. Based on the results of this research, further studies will be conducted to confirm the possibility of development as a new antimicrobial agent.

리시안셔스 유래 에센셜 오일의 항세균 및 항진균 효과

지근호(Keunho Ji),김동광(Dong Kwang Kim),김영태(Young Tae Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.4

에센셜 오일은 자연에서 성장하거나 유기농법으로 재배된 방향성 식물의 잎, 줄기, 껍질, 꽃잎, 뿌리 등에서 추출한 방향유를 말하며, 천연 물질로써 항균, 항진균 등의 효과를 가진다. 본 연구에서는 리시안셔스(Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.)를 이용하여 에센셜 오일을 추출하여 생활 속에 흔하게 존재하는 3종의 진균 Penicillium pinophilum, Chaetomium globosum, Aspergillus niger에 대한 항진균 활성을 측정하였다. 리시안셔스에서 추출한 에센셜 오일은 항진균 활성을 나타냈으며 특히, A. niger에 대해 높은 항진균 활성을 보였으며, 최소 억제 농도(MIC)의 결과는 A. niger에서 0.005 mg/ml로 나타났다. 추출된 에센셜 오일은 대표적인 10종의 병원균(Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumonia, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis, Vibrio paragaemolyticus)에 대한 항세균 효과를 측정하였으며, 디스크 확산법을 이용하여 측정하였다. 리시안셔스에서 추출한 에센셜 오일은 병원균 B. subtilis, L. monocytogenes, V. paragaemolyticus에서 강력한 항균 작용을 나타내었다. 이러한 결과는 리시안셔스에서 추출한 에센셜 오일이 장내 병원균에 대한 항생제로 사용 가능함을 나타내고 있다. 본 연구를 통해 리시안셔스 추출물이 의약품 및 화장품을 개발하는데 있어 잠재적인 항진균제 및 항세균제로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. Essential oils are fragrant oils extracted from the leaves, stems, peels, petals and roots of aromatic plants cultivated by natural means or using organic agricultural techniques. Essential oils have commonly been used as antibacterial and antifungal agents. In the present study, essential oil was extracted from lisianthus (Eustoma grandiflorum [Raf.] Shinn.) and tested for antifungal activities against three eumycetes (Penicillium pinophilum, Chaetomium glogosum and Aspergillus niger). Lisianthus essential oil showed high antifungal activities against three eumycetes, especially against Aspergillus niger, for which the resulting minimum inhibitory concentration (MIC) was 0.005 mg/ml. In addition, the extracted essential oil was shown to have antimicrobial activity against ten intestinal pathogenic bacteria (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumonia, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Enterococcus faecalis and Vibrio parahaemolyticus) according to the disc diffusion method and was also shown to exhibit strong antibacterial activity against an additional three pathogenic bacteria (Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes and Vibrio parahaemolyticus). These results indicate that lisianthus essential oil could be used as an antibiotic against harmful bacteria that produce intestinal illnesses. From the present study, we suggest that lisianthus extracts can be utilized as potential antifungal and antibacterial agents and for the development of pharmaceutical and cosmetic products.

Anti-MRSA Properties of Prodigiosin from Serratia sp. PDGS 120915

Keunho Ji(지근호),Tae Hyug Jeong(정태혁),Young Tae Kim(김영태) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.1

천연의 붉은 색소인 prodigiosin은 Serratia marcescens에 의해서 생산되며 이는 pyrrolylpyrromethane 골격으로 구성되어 있다. 이 색소는 그 분자가 가진 특성 때문에 넓은 범위에서 활용되고 있다. 또한 항암제, 면역억제제, 항진균제, 살조제 등 다양한 분야의 효과가 보고되소 있다. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)는 세계적으로 가장 주요한 원내 감염균으로써, 미국에서 해마다 HIV로 사망하는 수보다 더 많은 사망률을 보이고 있다. 그러므로 MRSA에 대한 새로운 치료제의 개발이 매우 중요하며 급박한 문제이다. 본 연구에서는 중증오염도를 가진 하천수로부터 Serratia sp. PDGS 120915를 분리하였으며 항 MRSA 활성을 가진 prodigiosin에 대하여 연구하였다. 본 연구를 위하여 HPLC를 이용하여 물질을 정제하였으며, 분리된 물질의 항 MRSA 활성을 확인하였다. Prodigiosin의 MRSA에 대한 최소억제농도(Minimal inhibitory concentration; MIC)는 32 μg/ml 이었으며, 분할저해농도(Fractional inhibitory concentration; FIC)는 ampicillin과 penicillin에서 상승작용이 있는 것으로 나타났다. Prodigiosin, a member of natural red pigment family, is produced by Serratia marcescens, and characterized by a common pyrrolylpyrromethane skeleton. This pigment has been reported with the effects of anticancer, immunosuppressant, antifungal, and algicidal activities. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is a major cause of hospital infections. In this study, anti-MRSA properties of prodigiosin isolated from Serratia sp. PDGS 120915 were investigated. We identified and purified prodigiosin using high performance liquid chromatography (HPLC) and evaluated anti-MRSA activity. Purified prodigiosin inhibited the growth of MRSA. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of prodigiosin were determined to 32 μg/ml against the MRSA strains. Fractional inhibitory concentration (FIC) indices of ampicillin and penicillin were indicated synergistic effects of prodigiosin on MRSA.

항균동과 티트리 추출물을 이용해 제작한 황토볼의 세균 증식 억제 활성

지근호(Keunho Ji),김영태(Young Tae Kim) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.3

산업화가 진행됨에 따라 인구의 도시 집중이 가속화되었다. 그 결과 도시 주변의 하천은 각종 산업시설에서 배출되는 오염물질과 도시지역에서 배출되는 생활하수가 유입되어 자정허용한도를 초과하였다. 물과 토양 오염 물질은 순환하며 동물과 인간에게 해로운 영향을 미친다. 이러한 오염물질을 제거하기 위해 다양한 방법이 사용되고 있지만 정화능력을 향상시키고 부작용을 줄이는 것은 여전히 개선해야 할 문제이다. 이에 본 연구에서는 환경정화능력이 있다고 알려진 황토, 항균동, 티트리 추출물을 이용하여 병원성 미생물의 생육저해를 개선하기 위한 조사를 진행하였다. 황토, 항균동, 티트리추출물을 모두 혼합하여 제작한 황토볼은 Enterococcus faecalis, Klebsiella pneumoniae 와 Vibrio parahaemolyticus 에 대해 99% 이상의 항균활성이 나타남을 확인하였다. 또한 Bacillus subtilis 의 증식억제율도 95% 이상으로 확인되었다. 균종에 따라 차이는 있었으나 황토, 항균동, 티트리추출물을 모두 혼합한 황토볼에서 가장 높은 억제 활성이 나타났다. 본 연구 결과는 오염된 갯벌, 토양, 기수역 등의 친환경적 정화에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다. Urban concentrations have accelerated in parallel with industrialization, and most city rivers have exceeded their self-purification capacities due to inflows of domestic sewage and pollutants discharged from industrial facilities. As a result, water and soil pollutants circulate in water bodies and harm animals and humans. Various methods are being used to eliminate these pollutants, but the effectivenesses of purification facilities and the side effects of pollutants continue to present challenges. Therefore, in this study, we conducted a survey aimed at inhibiting the growth of pathogenic microorganisms using loess, antimicrobial copper, and tea tree extract, which are known to have environmental purification effects. The study confirms that loess balls comprised of loess, copper, and tea tree extract achieved an antimicrobial activity of ~99% against Enterococcus faecalis, Klebsiella pneumoniae , and Vibrio parahaemolyticus and inhibited the growth rate of Bacillus subtilis by >95%. Although inter-species differences were observed, the highest inhibitory activity was shown when loess ball contained loess, antibacterial copper, and tea tree extract. The results of this study are expected to be useful for the eco-friendly bioremediation of contaminated tidal flats, soils, and brackish water.

아스파라거스를 이용한 전통장류의 항산화 효과

김예은 ( Yeeun Kim ),지근호 ( Keunho Ji ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2021 한국미생물·생명공학회지 Vol.49 No.1

본 연구에서는 아스파라거스가 함유된 전통장류의 항산화 활성을 확인하였다. 아스파라거스의 항산화능은 농도와 무관하게 나타났으며 70 mg/ml에서 가장 높은 활성을 보였다. 아스파라거스가 함유된 메주의 경우 유기용매 분획별로 항산화 활성을 측정하였으며, 분획 중 물층과 에틸아세테이트 층에서 높은 항산화 활성이 확인되었다. 총 폴리페놀 함량 측정 결과 물층의 경우 tannic acid 1.437 mg/g, 에틸아세테이트 층의 경우 tannic acid 0.77 mg/g과 유사한 활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거능과 ABTS 라디칼 소거능으로 측정한 항산화 활성은 물층의 경우 각각 27.6%, 9.04%의 활성을 보였으며, 에틸아세테이트 층의 경우 각각 10.7%, 52.4%의 활성을 보였다. 아스파라거스 함유 전통장류의 항산화 활성은 95% 에탄올 추출물을 이용하여 측정하였다. 가장 높은 활성을 보인 장류는 간장이며, 간장은 가장 넓은 범위의 농도에서도 좋은 활성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 아스파라거스가 함유된 전통 장류의 항산화능이 증가하는 것을 확인하였다. 추후 진행될 연구를 통해 전통장류의 우수성이 증대되고, 새로운 장류의 개발에 기여하여 전통장류의 세계화 및 가치를 높일 수 있을 것으로 기대된다. Asparagus have anti-cancer, antioxidant, and anti-inflammatory properties. Since the high functionality of Korean traditional sauces was discovered, various studies have been conducted using asparagus. In this study, the antioxidant activity of traditional sauces containing asparagus was confirmed. The antioxidant capacity of asparagus was independent of the concentration and showed the highest activity at 70 mg/ml. For instance, concerning Meju containing asparagus, high antioxidant activity was observed in water and ethyl acetate extracts; the total polyphenol content was equivalent to 1.4 mg/g and 0.7 mg/g of tannic acid in the water and ethyl acetate fractions respectively. The DPPH and ABTS radical scavenging activities were 27.6% and 9.04%, respectively, in the water layer, and 10.7% and 52.4%, respectively, in the ethyl acetate layer. Additionally, the antioxidant activity of asparagus-containing traditional sauces was measured using 95% ethanol extracts; soy sauce showed the highest activity, retained in a wide range of concentrations.

Cloning and Characterization of Phosphoinositide 3-Kinase γ cDNA from Flounder (Paralichthys olivaceus)

Tae Hyug Jeong(정태혁),Joo Yeon Youn(윤주연),Keunho Ji(지근호),Yong Bae Seo(서용배),Young Tae Kim(김영태) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.4

Phosphoinositide 3-kinase (PI3K)는 항산화 제어반응, 심근세포 성장, 및 세포 내 특수반응 뿐만 아니라 세포분화, 생장, 운동, 식균 및 내항작용, 세포 골격유지에 관여하는 등 세포 신호체계에서 핵심 역할을 하는 효소이다. PI3K는 세 그룹으로 나누어지며 type I PI3K는 leukocyte에서 우선적으로 발현되고 G-proteins의 βγ subunits에 의해서 활성화 된다. 본 연구에서는 넙치(Paralichthys olivaceus)의 PI3Kγ를 암호화하는 cDNA를 클로닝하였다. 넙치의 PI3Kγ는 1,341 bp 염기로 구성되는 한 개의 ORF를 가지며 이 단백질은 447 아미노산으로 구성되어있다. PI3Kγ는 zebrafish의 PI3Kγ와 89.6%, mouse와는 84.7%, Norway rat와는 84%, human의 PI3Kγ와는 74.9%가 아미노산 상동성을 나타내었다. PI3Kγ유전자의 대장균에서 발현을 위하여 pET-44a(+)-PI3K 재조합 DNA를 구축하여 대장균에서 발현시킨 결과 49 kDa의 재조합 단백질이 과발현 됨을 확인 할 수 있었다. His-tag affinity chromatography를 이용하여 PI3Kγ단백질을 순순 분리하였으며 wortmannin을 이용하여 PI3Kγ의 활성을 분석하였다. Phosphoinositide 3-kinase (PI3K) plays a central role in cell signaling and leads to cell proliferation, survival, motility, exocytosis, and cytoskeletal rearrangements, as well as specialized cell responses, superoxide production, and cardiac myocyte growth. PI3K is divided into three classes; type I PI3K is preferentially expressed in leukocytes and activated by βγ subunits of heterotrimeric G-proteins. In this study, the cDNAs encoding the PI3Kγ gene were isolated from a brain cDNA library constructed using the flounder (Paralichthys olivaceus). The sequence of the isolated PI3Kγ was 1341 bp, encoding 447 amino acids. The nucleotide sequence of the PI3Kγ gene was analyzed with that of other species, including Oreochromis niloticus and Danio rerio, and it turned out to be well conserved during evolution. The PI3Kγ gene was subcloned into the expression vector pET-44a(+), and expressed in the E. coli BL21 (DE3) codon plus cell. The resulting protein was expressed as a fusion protein of approximately 49 kDa containing a C-terminal six-histidine extension that was derived from the expression vector. The expressed protein was purified to homogeneity by His-tag affinity chromatography and showed enzymatic activity corresponding to PI3Kγ. The binding of wortmannin to PI3Kγ, as detected by anti-wortmannin antisera, closely followed the inhibition of the kinase activities. The results obtained from this study will provide a wider base of knowledge on the primary structure and characterization of the PI3Kγ at the molecular level.

친환경소재인 항균동망 필터의 실내 부유 미생물 제거 연구

김동우(Dong-Woo Kim),제동현(Dong-Hyun Je),지근호(Keunho Ji) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.4

최근 현대인들의 삶이 윤택해질수록 실내공기질 (Indoor Air Qulity)의 개선이 강하게 요구되고 있다. 생물학적 공기 오염원(세균, 진균, 바이러스 등)의 제거를 위해서 UV/광촉매 장치 또는 오존발생장치, 항균물질의 도포와 같은 방법을 사용하고 있다. 추가 에너지 소모 또는 높은 부식성과 독성, 낮은 항균력 등의 단점을 가지고 있으며, 이를 보완하기 위하여 항균력을 가진 구리를 이용하여 필터를 제작하였다. 항균동 필터의 항균력 검증을 위하여 2종의 곰팡이 (P. pinophilum, C. globosum) 와 1종의 균 (S. aureus) 에 대한 항균력을 측정하였고, 부유미생물 제거능력을 챔버 단계부터 건물의 공조시설까지 단계별 시험을 실시하였다. 그 결과 2종의 곰팡이에 대해서는 24시간 후 100% 항균력을 나타내었고, 1종의 균에 대해서는 18시간 후 99.9% 항균력을 나타내었다. 단계별 부유미생물 제거능력에서는 챔버와 공기청정기를 이용한 시험에서 항균헤파 필터보다 높은 항균력을 나타내었다. 건물의 공조시설을 이용한 시험에서는 공간이 밀폐되지 않았고 지속적인 가동을 하지 않았지만 설치 후 약 2주 후부터 항균 효과가 나타나는 것으로 확인하였다. 항균동 필터의 항균력 검증 결과 제작 방법 및 소재의 연구가 더욱 필요하지만 항균 필터로써 충분한 항균력을 가진 것으로 판단된다. As the lives of people have improved, the demand for improved indoor air quality has increased. Various methods are used to remove biological air pollutants, such as UV/photocatalytic devices and ozone generators. However, these methods have disadvantages such as energy consumption, high corrosivity and toxicity. To overcome these disadvantages, an antibacterial copper filter was fabricated and its antimicrobial activity was then tested against two fungi (P. pinophilum, C. globosum) and one bacteria (S. aureus) Moreover, the ability to remove suspended microorganisms was tested step by step from the chamber stage to the air conditioning system. The results revealed 100% antimicrobial activity after 24 hours for the two fungi, while this value was 99.9% after 18 hours for the bacteria. Moreover, the antibacterial activity was higher when the chamber and air purifier were used than was obtained using a general antibacterial HEPA filter. Also, as a filter for system air conditioner, the antibacterial activity was lowered in offices and hospitals. In conclusion, the copper filter was found to have sufficient antibacterial activity for use as an antibacterial filter; however, further research on its preparation methods and materials is warranted.