퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 토양, 지하수, 그리고 지표수의 신규 오염물질이다. 원소 황을 전자공여체로 이용하여 퍼클로레이트를 분해하는 농화배양에 존재하는 세균 군집에 대한 정보는 이전 연구를 통해 밝혀졌다. 본 연구에서는 정량 및 정성적인 분자기법으로 이 농화배양 내 고세균 군집을 조사하였다. 농화배양 내의 16S rRNA 유전자 copy수를 실시간 정량 PCR로 조사한 결과 고세균의 이 유전자 copy수는 세균의 1.5%를 나타냈다. 그래서 이 농화배양 환경에서 적응하는 고세균의 수가 적어 세균이 우점하는 것으로 나타났다. DGGE 밴드패턴을 통해 농화배양과 식종균으로 이용한 활성슬러지의 고세균 군집조성이 다르다는 것을 알 수 있었다. 농화배양의 가장 우세한 DGGE 밴드는 Methanococci와 연관되는 것으로 나타났다. 향후 이 우점 고세균 개체군의 대사적 역할이 규명되면 퍼클로레이트를 제거하는 농화배양 내 존재하는 미생물 군집을 이해하는데 도움이 될 것이다. Perchlorate ($ClO_4^-$) is an emerging contaminant detected in soil, groundwater, and surface water. Previous study revealed bacterial community in the enrichment culture tdegraded perchlorate using elemental sulfur as an electron donor. Quantitative and qualitative molecular methods were employed in this study to investigate archaeal community in the enrichment culture. Real-time qPCR showed that archaeal 16S rRNA gene copy number in the culture was about 1.5% of bacterial 16S rRNA gene copy number. This suggested that less archaea were adapted to the environment of the enrichment culture and bacteria were dominant. DGGE banding pattern revealed that archaeal community profile of the enrichment culture was different from that of the activated sludge used as an inoculum for the enrichment culture. The most dominant DGGE band of the enrichment culture was affiliated with Methanococci. Further research is necessary to investigate metabolic role of the dominant archaeal population to better understand microbial community in the perchlorate-reducing enrichment culture.
조류 및 포유류에서 미토콘드리아를 분리하고 모노아민산화효소(EC 1.4.3.4, monoamine oxidase)의 활성을 측정하여 미토콘드리아의 분리도를 확인하였다. 미토콘드리아 각 분획에서 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH)의 발현도를 생화학적 및 면역화학적 방법으로 분석하였다. 조류에 비하여 포유류에서는 미토콘드리아 LDH의 활성이 낮은 것으로 나타났다. 따라서 미토콘드리아 LDH의 역할은 포유류보다 조류에서 중요시된다고 생각된다. 조류 및 포유류 모든 조직의 단백질양은 세포기질보다 미토콘드리아에서 적게 나타났다. 생쥐와 골든햄스터의 세포기질에서는 LDH $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$ 및 $B_4$ 다섯 가지 동위효소 이외에 testis-specific LDH $C_4$ 동위효소가 정소 조직에서 나타났다. 닭의 미토콘드리아 내에서는 AB hybrid형 동위효소 한 종류가 나타났다. 포유류에서 미토콘드리아 LDH 동위효소들은 조직 별로 다르게 나타났다. 생쥐의 미토콘드리아 내에서는 LDH $A_4$ 및 testis-specific $C_4$ 동위효소가 나타났다. 미토콘드리아 testis-specific LDH $C_4$ 동위효소는 생쥐에서만 나타났다. 골든햄스터 미토콘드리아 내에서는 LDH $B_4$ 동위효소가 lactate oxidase로서 작용하였다. 조류 및 포유류의 대사조건 및 서식환경에 따라 미토콘드리아 LDH 동위효소의 역할도 구분되는 것으로 생각된다. Mitochondria were isolated from bird and mammals. The activity of monoamine oxidase (EC 1.4.3.4) was then measured to identify mitochondrial isolation. Lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH) isozymes in mitochondrial fractions were analyzed by biochemical and immunochemical methods. The activity of mitochondrial LDH was lower in mammals than in bird. Therefore, the role of mitochondrial LDH seems to be more important in bird than in mammals. The concentration of protein in all tissues of bird and mammals was less in the mitochondria than in the cytosol. In the cytosol of mice and golden hamsters, testis-specific LDH $C_4$ isozyme was expressed in testis in addition to the LDH $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$, and $B_4$ isozymes. A single LDH AB hybrid isozyme was expressed in the chicken mitochondria. In mammals, mitochondrial LDH isozymes were differed according to tissues. LDH $A_4$ and testis-specific LDH $C_4$ isozymes were expressed in the mitochondria of mice. The mitochondrial testis-specific LDH $C_4$ isozyme was expressed only in the mice. In the golden hamster mitochondria, the LDH $B_4$ isozyme functioned as a lactate oxidase. As our results show, the mitochondrial LDH seemed to be playing the different role in the bird and mammals in relation with their metabolic conditions and habitats.
삼채(Allium species)는 전통적인 약재나 건강 증진 식품으로 사용되어 왔다. 특히, Allium hookeri (A. hookeri)는 제 2형 당뇨병 모델 마우스에서 혈당 감소 효과가 보고되었다. 본 연구에서는 A. hookeri 추출물이 3T3-L1 세포에서 인슐린 민감성을 증진시키는지 시험하였다. 3T3-L1 지방세포분화가 불완전하게 유도되는 저농도의 인슐린 조건에서, A. hookeri 추출물은 세포 내 지방 함량을 증가시키고, 분화 유도 전사인자인 $PPAR{\gamma}$의 발현을 상승시켰다. 또한, A. hookeri 추출물은 포도당 수송체 4(GLUT4)의 발현을 증가시킴으로써 세포 내 포도당 흡수(glucose uptake)를 향상시켰다. 이러한 결과들은 A. hookeri 추출물이 인슐린 민감성을 증진시켜 $PPAR{\gamma}$와 GLUT4를 활성화하고, 세포 내 포도당 흡수를 촉진한다는 사실을 보여준다. 따라서, A. hookeri 추출물은 당뇨병의 예방 및 치료에 임상적으로 응용될 수 있을 것으로 생각된다. Diabetes mellitus is associated with insulin resistance, which leads to down-regulation of insulin signaling and the decreased glucose uptake. Adipocytes are sensitive to insulin, and closely implicated in insulin resistance and diabetes. Insulin stimulates differentiation of preadipocytes to adipocytes, and increases glucose transport. Allium species have been used as traditional medicine and health-promoting foods. Allium hookeri (A. hookeri) is reported to improve the pancreatic ${\beta}-cell$ damage and exhibit pancreatic anti-inflammatory activity in streptozotocin-induced diabetic rats. We investigated whether A. hookeri extract (AHE) may stimulate glucose uptake in adipocytes through increasing insulin sensitivity. AHE enhanced fat accumulation, a differentiation biomarker, under the partial induction of differentiation by insulin. $PPAR{\gamma}$, a transcription factor highly expressed in adipocytes, promotes adipocyte differentiation and insulin sensitivity. AHE increased the differentiation of preadipocytes through up-regulation of $PPAR{\gamma}$. The activation of $PPAR{\gamma}$ increases the GLUT4 expression during adipocyte differentiation. GLUT4 is responsible for glucose uptake into the adipocytes. AHE increased the expression of GLUT4 in adipocytes, and subsequently enhanced the insulin-stimulated glucose uptake. These results suggest that AHE promotes adipocyte differentiation through activation of $PPAR{\gamma}$, and leads to enhance glucose uptake in adipocytes along with GLUT4 up-regulation. Thus, AHE may be effective for the insulin-sensitizing and anti-diabetic activities.
본 연구는 포도수확 후 버려지는 가지를 이용한 포도전정가지 추출물(Grape Pruning Stem Extracts, GPSE)에 함유된 polyphenol류 중 항산화, 항염증, 항암 등의 효과가 있다고 알려진 rutin, procyanidin B3, quercetin, kaempferol의 함량을 분석하고, UVB로 유도된 HR-1 mice의 손상된 피부에 대한 피부 보습, 피부 증식 억제, 항염증 등의 효과를 측정하여 기능성식품, 기능성 화장품 소재로서의 응용 가능성을 확인하고자 하였다. 포도전정가지에서 polyphenol 성분을 80% EtOH로 추출하고 여과하여 농축한 후, 동결건조하여 $-20^{\circ}C$에 보관하면서 사용하였다. GPSE의 유효성분 함량은 HPLC를 사용하여 분석하였다. 피부손상을 유도하기 위해 UVB를 실험동물에 조사하였고, GPSE의 효능을 확인하기 위하여 TEWL assay, 피부조직의 H&E staining 및 COX-2 단백 발현 측정을 위한 면역조직화학적염색(immunohistochemical stain) 등을 실시하였다. 포도전정가지 시료 53 kg에서 EtOH 분획 추출물 2.34 kg을 추출하여 4.42%의 수율 결과를 얻었다. 유효성분 분석 결과, procyanidin B3, 0.28 mg/g, rutin 12.81 mg/g, quercetin 0.51 mg/g 및 kaempferol 8.24 mg/g로 나타났다. TEWL assay 결과 대조군과 비교, GPSE와 serum base의 혼합물이 도포된 그룹(농도 2,000 mg/kg~125 mg/kg)에서 모두 보습효과가 있는 것을 확인하였다(p<0.05). GPSE의 피부증식억제를 통한 광보호 효과를 확인한 결과 epidermis에는 GPSE 농도 2,000 mg/kg의 농도에서 suncream과 유사한 결과를 얻을 수 있었고(p<0.05), dermis의 두께를 측정한 결과 GPSE 농도 2,000 mg/kg~125 mg/kg 모든 농도에서 UVB 조사한 그룹 두께 $800{\mu}m$와 비교하여 suncream 도포군이 $580{\mu}m$, GPSE 2,000 mg/kg~125 mg/kg 모든 농도에서 $600{\mu}m$이하로 나타나 UVB에 의해 손상된 HR-1 mice의 피부증식 억제를 확인할 수 있었다(p<0.05). GPSE가 UVB에 의해 손상된 HR-1 mice 피부에 항염증 정도를 확인하기 위해 COX-2 단백발현을 보기위해 immunohistochemical stain한 결과 UVB를 조사한 대조군에 비해 GPSE를 도포한 그룹 모두에서 항염증 효과를 보였지만, GPSE의 농도 1,000 mg/kg에서는 suncream 22%보다 낮은 8%에서 COX-2의 단백발현이 낮은 것으로 나타나 우수한 항염증효과를 얻을 수 있었다(p<0.05). 본 연구 결과에서, GPSE 내 rutin, kaempferol, quercetin, procyanidin B3와 같은 유효성 페놀성 화합물이 확인되었으며, GPSE는 보습효과, 피부증식억제효과, 염증발현억제효과 및 자외선 손상에 의한 피부장벽 기능 개선효과 등이 있는 것으로 확인되었다. 결론적으로 GPSE는 피부보호 효과의 가능성이 있는 기능성 물질로서 기능성 식품 및 기능성 화장품 등의 원료로 활용성이 높을 것으로 판단된다. This study intends to analyze the contents of rutin, procyanidin B3, quercetin, kaempferol, known to have antioxidant, anti-inflammatory and anti-carcinogenic effects, among the polyphenol type contained in the grape pruning stem extracts (GPSE), utilizing grape stems being discarded after harvest, measure the effects on the skin moisture, inhibition of skin cell proliferation, anti-inflammatory on the damaged skin of a HR-1 mice induced with UVB, and verify the applicability as a material for functional food and functional cosmetics. The results of verifying the photoprotection effects through the skin proliferation control through of GPSE showed similar result to suncream was achieved at the GPSE concentration of 2,000 mg/kg on the epidermis (p<0.05). The results showed anti-inflammatory effects on all groups applied with GPSE as compared to the control group irradiated with UVB, but at the GPSE concentration of 1,000 mg/kg, a lower COX-2 protein expression at 8%, lower than the 22% of suncream, was observed to achieve an excellent anti-inflammatory effect (p<0.05). The results of this study confirmed the existence of active polyphenol type, such as rutin, kaempferol, querocetin and procyanidin B3, within the GPSE, and GPSE has improvement effects on moisturizing effects, skin proliferation control effect, inflammatory control effect and improvement effects on the skin barrier function through UV ray damage. GPSE is a functional ingredient with a potential for skin protection effects, and has high utilization as an ingredient for functional food and functional cosmetics.
본 연구는 몽골 마유로부터 분리한 유산균 Enterococcus faecium SA5의 이화학 특성을 파악하고 유산균 E. faecium SA5의 ${\beta}$-glucosidase의 활성과 이를 통한 ginsenoside 전환을 확인하는 것을 목표로 진행되었다. E. faecium SA5는 내산성, 내담즙성을 나타내었으며 4종의 병원성 미생물(Salmonella typhimurium KCTC 3216, Listeria monocytogenes KCTC 3710, Bacillus cereus KCTC 1012, Staphylococcus aureus KCTC 1621)에 항균 활성을 가질 뿐만 아니라 항생물질 colistin, gentamycin, neomycin에 내성을 나타내었다. 또한, E. faecium SA5는 bile salt hydrolase 활성을 나타내어 혈액 내 콜레스테롤 수준 감소 효과가 있다고 사료되며 10% skim milk에서 배양하였을 때, pH가 감소하고 산도 및 생균수가 증가하는 것으로 보아 발효유 스타터로써의 활성을 갖는 것으로 판단되었다. 또한 E. faecium SA5의 ${\beta}$-glucosidase에 의해 ginsenoside $Rb_1$이 ginsenoside $Rg_3-s$와 $Rg_3-r$으로 전환되었음을 TLC 분석을 통해 확인하였다. 따라서 E. faecium SA5는 잠재적인 probiotics로 이를 이용하여 발효유 제조 및 ginsenoside 전환 관련 건강기능식품 개발에 응용할 수 있을 것으로 사료된다. The fermentation of Panax ginseng can yield many compounds from ginsenosides that have a wide variety of biological functions. Lactic acid bacteria (LAB) strains are capable of converting ginsenosides. The purposes of this study were to: (1) characterize Enterococcus faecium SA5, an isolated LAB from Mongolian mare milk, (2) identify the existence of extracellular ${\beta}$-glucosidase activity in the milk, and (3) ascertain if the ${\beta}$-glucosidase has the capacity of converting ginsenoside in Korean ginseng. The results revealed that E. faecium SA5 was acid-resistant, bile salt-resistant, and has antibiotic activities against 4 pathogenic microorganisms (Salmonella typhimurium KCTC 3216, Listeria monocytogenes KCTC 3710, Bacillus cereus KCTC 1012, Staphylococcus aureus KCTC 1621). In addition, E. faecium SA5 had tolerance against some antibiotics such as colistin, gentamycin and neomycin. It was also found that E. faecium SA5 possessed bile salt hydrolase activity, which could lower blood cholesterol level. When incubated in 10% (w/v) skim milk as a yogurt starter, E. faecium SA5 caused to decrease pH of the medium as well as increase in viable cell counts. Using TLC and HPLC analysis on the samples incubated in MRS broth, our study confirmed that E. faecium SA5 can produce ${\beta}$-glucosidase, which was capable of converting ginsenoside $Rb_1$ into new ginsenosides $Rg_3-s$ and $Rg_3-r$. It was concluded that E. faecium SA5 possessed a potential of probiotic activity, which could be applied to yogurt manufacture as well as ginsenoside conversion in ginseng.
