Zooshikella sp. JE-34와 Serratia marcscens에서 추출한 적색색소의 물성특성을 조사하였다. 두 색소 모두 UV-Vis spectrophotometer를 이용하여 측정한 흡수 스펙트럼이 가시광선 영역에서 외견상 단일 피크를 보였으며, 두 색소의 최대흡수파장(\( \lambda_ {\max } \))은 각각 528nm과 526nm로 유사하였다. Serratia marcscens가 생산하는 적색색소는 알려진 바와 같이 prodigiosin계열이며, Zooshikella sp. JE-34가 생성하는 적색색소도 이와 유사한 분광학적 특성을 가진 prodigiosin계열의 물질임을 확인하였다. 그리고 Zooshikella sp. JE-34의 최적 배양온도는 30℃로, 이 온도에서 가장 높은 성장과 색소 합성량을 보였다. 이 결과는 해양 세균이 일반적으로 저온미생물인 것과 일치하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>색소물질의 특성 및 동정</h2> <p>본 실험에서 Zooshikella sp. JE-34와 Serratia marcscens의 적색색소를 추출하여 색소의 물성특성을 알아 본 결과 UV-Vis spectrophotometer를 사용하여 측정한 각각의 흡수 spectra는 가시광선영역에서 외견상 단일 peak를 나타냈으며, Zooshikella sp. JE-34의 최대흡수파장 \( \left ( \lambda_ {\max } \right ) \) 은 \( 528 \mathrm { ~nm } \), Serratia marcscens의 경우는 \( 526 \mathrm { ~nm } \) 로 매우 유사한 분광학적 특성을 보였다(Fig. \(1 \)).</p> <p>Serratia marcscens가 생산하는 적색색소는 prodigiosin계열의 색소라고 알려져 있으므로 \( \mathrm { HPLC } \) 를 통하여 분리된 peak를 분석하여 JE-34의 색소가 prodigiosin계열의 물질임을 확인하여 본 결과, Fig. \(2 \)A에서와 같이 Serratia marcscens가 생산하는 적색색소는 \( 39.873 \mathrm { ~min } \) 에서 단일 peak로 검출 되었으며, peak의 최대흡수파장 \( \left ( \lambda_ {\max } \right ) \) 이 \( 536.0 \mathrm { ~nm } \) 로 분석되어 prodigiosin의 기존연구[1]에서 보고된 \( \lambda_ {\max } \) 이 \(535-540 \) \( \mathrm { nm } \) 인 것과 유사한 결과를 보여 prodigiosin계열의 색소임을 확인하였다.</p> <p>Zooshikella sp. JE-34의 경우는 Fig. \(2 \)의 B에서와 같이 \( 37.713,38.449,39.544 \) min에서 \(3 \)개의 peak가 검출되었고, 각 peak의 \( \lambda_ {\max } \) 은 \( 536.0,537.2,536.0 \mathrm { ~nm } \) 로 유사하게 나타났으며 peak C의 경우 Serratia marcscens가 생산하는 적색 색소의 검출시간과 거의 동일하였으므로 Zooshikella sp. JE-34 가 생성하는 주요 적색색소는 prodigiosin 계열의 물질인 것으로 판단되었다. 보다 정확한 분자구조 및 분자량의 도출을 위한 \( \mathrm { NMR } , \mathrm { LC } - \mathrm { ms } / \mathrm { ms } \) 등의 구조분석이 진행 중이다.</p> <h2>Prodigiosin-like red pigment 생산을 위한 환경적 배양조건</h2> <p>분리균주 Zooshikella sp. JE-34의 최적배양온도를 확인하기 위해 균주의 생육도 및 pigment 생합성량에 미치는 배양 온도의 영향을 조사하였으며, \( 4 \sim 50 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 의 온도 범위에서 \(5 \)일 동안 배양하여 측정하였다. 본 실험에 사용된 Zooshikella sp. \( \mathrm { JE } -34 \) 의 경우 \( 20 \sim 35 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 에서 prodigiosin-like pigment 생육도는 \( 10 \mu \mathrm { g } / \mathrm { mg } \) protein 이상으로 나타났다(Fig. 3). JE-34는 \( 30 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 에서 \(96 \)시간 배양시에 가장 높은 성장을 보였고 pigment의 생합성량 또한 높았는데 이는 일반적으로 해양 세균은 저온미생물(psychrotroph)로서 보고된 것과 일치하였다. 균체의 성장과 pigment의 생합성량의 관계에서 균체의 성장은 \(24 \)시간 이전부터 성장하는 것으로 나타났지만 pigment의 생합성은 \(24 \)시간 이후에서 급격히 이루어졌는데 이는 prodigiosin의 생합성이 성장과정 중 비증식 세포에서 생산되는 특성과 관련이 있는 것으로 사료된다. Prodigiosin 을 생합성하는 해양유래 미생물 중 Zooshikella ganghwensis, Hahella chejuensis 또한 저온성미생물로 \( 30 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 에서 성장 및 prodigiosin의 합성이 활발한 것으로 보고되어 본 균주와 유사한 특성을 보였다.</p> <p>분리균주 Zooshikella sp. JE-34의 경우 초기 \( \mathrm { pH } \) \(6~ 7 \)에서 가장 성장률이 높아 호중성 미생물(neutrophile)인 것으로 보이며 \( \mathrm { pH } \) \(8~10 \)에서도 \(72 \)시간에서 \( \mathrm { OD } \) 값 \( 1.5 \) 이상의 성장을 보여 알카리 환경에서도 안정하게 성장 하는 것으로 관찰되었다(Fig. \(4 \)). Pigment 생합성의 경우 또한 \( \mathrm { pH } \) \(6~7 \)에서 높은 생합성량을 나타냈으나 \( \mathrm { pH } \) 가 높아짐에 따라 생합성량의 감소가 현저히 나타나는 것으로 나타났는뎨 이는 \( \mathrm { pH } \) 가 높아져도 균체의 성장은 하지만 효소와 막수송단백질의 활성이 억제되어 세포가 손상되기도 하며 영양물질분자의 이온 화경향 변화에 의한 물질흡수능력이 떨어져 생합성 과정 중 효소축합과정에 필수적인 prodigiosin의 합성이 저해되는 것으로 사료된다. 한편 S. marcscens의 경우 prodigiosin의 생합성의 최적 \( \mathrm { pH } \) 는 \( 8.0 \sim 8.5 \) 으로서 이러한 \( \mathrm { pH } \) 의 효과는 prodigiosin 생합성에 관여하는 프롤린의 양과 관련이 있는 것으로 보고 되었는데 JE-34의 경우는 이와 대조적으로 최적이 \( \mathrm { pH } \) \(6 \)으로 관찰되어 균주의 차이에 따른 대사과정상의 차이에 의한 것으로 사료되어 차후 연구할 계획이다.</p>