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'미생물'통합검색 결과 입니다. (28건)

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에너지연, 이산화탄소를 먹이로 경제적인 항암 치료 물질 만드는 공정 개발

지구 온난화의 주범 이산화탄소(CO₂)를 항암 치료 물질로 전환하는 혁신적인 고효율 공정이 개발됐다. 한국에너지기술연구원은 광주친환경에너지연구센터 이수연 박사 연구팀이 이산화탄소를 항산화· 항암 효과를 지닌 카로티노이드로 전환하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 카로티노이드는 40개의 탄소 원자로 구성된 탄화수소 화합물이다. 프로비타민 A로 전환되거나 항산화, 항염, 항암 등의 효능을 가진 생리활성물질이다. 통상 미생물전기합성 반응기의 음극 전해액에 이산화탄소를 주입시키면 미생물(Rhodobacter sphaeroides, 로도박터 스페로이드)이 바이오활성소재인 카로티노이드를 생산하게 된다. 그러나 이 방법은 문제가 있다. 미생물이 성장하기 위해서는 상온, 상압 환경이 필요한데, 이 환경에서는 이산화탄소가 잘 녹지 않는 다는 점이다. 미생물 양분 부족 현상이 발생한다. 이산화탄소의 카로티노이드로의 전환 효율도 한 자릿수로 뚝 떨어진다. 연구책임자인 이수연 박사는 "전해액에 이산화탄소를 어떻게 녹일지를 고민했다"며 "이산화탄소 흡수제인 모노에탄올아민(Monoethanolamine, C2H7NO)을 이용한 결과전환 물질의 생산 효율을 10%로 확보하는 등 경제적인 수준까지 끌어 올렸다"고 말했다. 연구팀은 전환 물질의 범위도 넓혔다. 기존의 미생물전기합성 기술이 낮은 이산화탄소 농도로 인해 부탄올, 에탄올 등 낮은 탄소수(3~4개 정도)를 지닌 물질을 주로 생산한다. 이수연 박사는 "카로티노이드는 세포의 노화를 억제하는 효능으로 화장품, 보충제 등에도 활용된다"며 "'플랫폼 케미컬(다목적 화학물질)' 기술로 온실가스 감축과 재활용을 통한 탄소중립 달성에 기여할 것”으로 기대했다. 이 박사는 또 "특허등록도 마쳐 원천기술도 확보했다"며 "상품 균주를 개량하기 위해 라이코펜이나 배타카로틴으로 전환하는 공정을 현재 개발 중"이라고 덧붙였다. 연구결과는 유럽화학회가 발행하는 화학분야 국제 학술지 '켐서스켐(ChemSusChem, IF 8.4)'에 게재됐다.

2024.05.22 15:16박희범

장 건강 좌우하는 건 미생물이 아니라 '1409 단백질'이었다

장 건강을 지키려면 특정 미생물이 분비하는 단백질에 주목해야 한다는 연구결과가 나와 관심을 끌었다. 이 단백질이 장 줄기세포 재생을 좌우한다는 사실이 밝혀졌다. 한국생명공학연구원(원장 김장성)은 실험동물자원센터 이철호, 김용훈 박사 연구팀이 한국표준과학연구원(원장 이호성) 강덕진 박사 연구팀과 공동으로 장내 미생물에서 유래한 신규 단백질이 장 항상성을 유지한다는 사실을 규명했다고 8일 밝혔다. 연구팀은 이 연구결과가 장 노화나 장 손상 억제를 위한 장내 미생물 유래 신규 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대했다. 연구팀은 장 미생물 중 하나인 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila, 이하 아커만시아)에 주목했다. 아커만시아는 장 점막층에 서식하는 균주다. 장 건강 유지 기능과 함께 대사질환을 포함한 당뇨, 염증성 질환 및 암 치료에 도움을 주는 것으로 학계에 보고된 미생물이다. 연구팀은 아커만시아가 분비하는 단백질 'Amuc_1409'를 분석한 결과 이 단백질이 장 줄기세포 재생 능력을 조절한다는 사실을 밝혀냈다. 장 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다는 것이다. 'Amuc_1409'는 인간과 마우스 장 오가노이드 모델에서 장 줄기세포 증식과 장 상피세포로의 성장을 활성화하고 방사선에 노출되거나 항암제로 인해 손상된 장의 재생을 촉진했다. 노화로 인해 장 줄기세포 재생 능력이 저하된 마우스 모델과 고령 마우스로 제작한 장 오가노이드에 이 'Amuc_1409'를 투여한 결과 장 줄기세포 수와 재생 능력이 회복되는 것을 확인했다. 연구팀은 이 같은 장 건강 개선 효과가 생기는 이유도 규명했다. 'Amuc_1409'가 세포와 세포를 이어주는 분자인 상피 카데린 단백질과 결합해 장 줄기세포 재생 신호전달 체계를 활성화한다는 것이다. 이 연구와 관련한 논문은 제1저자로 생명연 강은정 박사 과정 연구원과 김재훈 박사, 표준연 김영은 박사가 올랐다. 생명연 이철호‧김용훈 박사, 표준연 강덕진 박사는 교신 저자로 이름을 올렸다.연구책임자인 이철호 박사는 “출연연 간 협력 연구를 통해 'Amuc_1409'의 장 항상성 유지능력과 그 기전을 규명한 것”이라며, “향후 노화 또는 손상에 의한 다양한 장 질환에서 장 건강 개선을 위한 새로운 치료제 개발에 기여할 수 있을 것"으로 기대했다. 이 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판(4월 6일)에 게재됐다. 연구 예산은 한국연구재단 바이오의료기술개발사업과 생명연 주요사업 지원을 받았다.

2024.05.08 14:11박희범

KAIST "조만간 음식물쓰레기로 만든 맛있는 식사"

식량난 해결을 위해 미래에는 이산화탄소에서 분리한 포름산(개미산)이나 음식물 쓰레기 등으로 맛있는 미생물 식품을 만드는 연구가 진행 될 것이라는 주장이 제기됐다. KAIST(총장 이광형)는 생물공정연구센터 최경록 연구교수팀과 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 지속 가능한 원료로부터 미생물 식품을 생산하는 연구 전략을 네이처 미생물학지 4월 9일자 온라인에 게재했다고 12일 밝혔다. 최근 인구 증가와 이산화탄소 배출 증가에 따른 기후 변화 등으로 전세계 식량난이 가중되면서 영양이 풍부한 미생물 식품이 주목받고 있다. 연구팀은 미생물 식품이 이산화탄소 제거와 식량난을 동시에 해결하는 열쇠가 될 수 있다는 점에 착안했다. 문제는 어떤 물질로 미래의 미생물 식품을 만드느냐는 것. 연구팀이 향후 유망할 것으로 꼽은 미생물 식품 원료는 ▲이산화탄소에서 전기 화학적인 방법으로 추출한 개미산이나 ▲산업용 또는 가정폐기물 플라스틱 ▲음식물 쓰레기 등이다. 연구팀은 또 ▲발효식품 ▲글루탐산나트륨 ▲아미노산류 ▲식품용 단백질·효소 ▲풍미 화합물 ▲색소 ▲생리활성 물질 ▲단세포 단백질 등이 미생물 식품 원료가 될 것으로 내다봤다. 제2 저자인 정석영 연구원(박사과정)은 “미래 미생물 식품은 환경에 대한 의무감으로만 소비되는 제한적인 식품이 아니다"며 "영양과 맛까지 갖춰 소비자들의 선택을 받는 완전식품이 될 것”이라고 말했다. 제1 저자인 최경록 연구교수는 “지속 가능한 원료로부터 생산된 미생물 식품은 머지않아 우리 식탁에서 흔하게 접하게 될 것”이라고 덧붙였다. 이상엽 특훈교수는 “우리 자신은 물론 후손들을 위한 지속 가능한 사회를 만들어 나가기 위해 보다 다양한 미생물 식품이 개발되고 대중화될 수 있도록 산·학은 물론 민·관이 더욱 긴밀하게 협력해야 할 때”라고 밝혔다.

2024.04.12 15:51박희범

바이오소재 정보 "검색서 분양까지 원스톱"

우리나라 대부분의 바이오 소재 정보를 검색에서 실물소재 분양까지 원스톱으로 서비스가 가능한 통합 플랫폼 '바이오원'이 문을 열었다. 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 '과기정통부')는 관계부처 5곳과 함께 산·학·연 연구자를 비롯한 수요자 의견을 반영한 '바이오소재 정보 통합플랫폼'(BioOne, https://www.bioone.re.kr)을 29일 오픈했다고 밝혔다. 산업적 부가가치가 높은 바이오소재를 확보하고 활용하기 위한 경쟁이 격화하면서 바이오소재 간 융합과 다학제적 연구도 급증했다. 국내에서도 연구자들의 고품질 실물소재와 소재정보(특성정보, 효능정보, 유전체 정보 등)에 대한 요구도 다양화하고, 수요도 증가했다. 이번에 오픈한 플랫폼 '바이오원'은 바이오소재에 대한 수요자 접근성과 이용 편의성을 제고하기 위해 소재 분야별 전문포털을 연계한 것이 특징이다. 소재자원은행 별로 분산되어 있는 다양한 소재에 대한 통합검색, 연관 검색에서 분양신청 연계까지 한 곳에서 이루어지는 통합서비스를 제공한다. 현재까지는 클러스터별 중앙은행을 중심으로 분야별로 전문포털을 구축‧운영해 왔다. 현재 전문포털 연계 현황을 보면 ▲합성화합물‧배양세포‧천연물(2023)이 연계돼 있다. 올해엔 ▲미생물‧뇌‧모델동물‧축산‧해양생물을 연계한다. 내년엔 ▲야생생물, 2026년엔 종자 소재를 연계할 계획이다. 단순 검색만으로는 부족한 바이오소재 관련 정보를 보완하기 위해 논문 정보나 국내외 우수하고 유용한 정보(DB)를 활용, 부가적인 정보를 제공한다. 주요 특성 정보와 관련 있는 국내 소재에 대한 2차 검색 등으로 찾고자 했던 소재와 연관성 있는 정보도 같이 제공한다. 과기정통부 측은 소재간 융합연구 도출, 새로운 연구를 시작하는 연구자, 신진연구자에게 도움을 줄 수 있을 것으로 기대했다. '바이오원'에서는 문헌 정보, 질병 관련 지식 정보(DB)를 활용해 질병, 유전자 기반의 바이오소재 검색도 가능하다. 질병, 유전자 기반의 검색 결과와 소재의 관계, 관련 연구들의 중심 키워드(특성)와 소재 간의 관계 등을 도식화해 파악하기 쉽도록 데이터 맵, 트리 구조 등 그래프 기반의 검색 기능도 제공된다. 이창윤 제1차관은 “최근 바이오 분야에 대한 세계 각국의 투자와 경쟁이 치열해지고 있다.”면서 “이번 바이오소재 정보 통합플랫폼 오픈을 계기로, 연구자들의 현장 눈높이에 맞는 바이오소재 활용을 촉진해 새로운 융합연구를 도출하고, 산학연간 협력의 지평을 넓히는 계기 또한 만들어 내기를 기대한다”고 말했다. 이 차관은 또 “첨단바이오산업의 혁신을 견인하고 고부가 가치를 창출함으로써 우리나라가 글로벌 바이오 강국으로 도약을 이루는 발판이 되기를 기대한다”고 강조했다. 한편, 이 날 개최되는 '바이오원' 오픈 행사에서는 △과학기술 분야 정보 활용 사례, △BioOne 구축 경과보고 및 시연에 대한 발표가 진행됐다. 이어 △'바이오원' 이용 활성화 및 이를 이용한 바이오소재 활용 방안에 대한 토론과 △우수 베타테스터에 대한 시상이 있었다.

2024.03.29 10:33박희범

자생미생물로 선박 배출 이산화탄소를 줄인다

환경부 소속 국립생물자원관은 선박 건조 기업 삼우티이에스(대표 안건표)와 28일 국내 생물자원을 활용해 선박에서 배출되는 이산화탄소를 알코올로 전환하는 기술 개발 업무협약을 체결한다고 27일 밝혔다. 업무협약은 국립생물자원관이 지난해에 발견한 자생미생물 '스포로무사 스패로이데스'를 활용해 이산화탄소를 알코올로 만드는 생물학적 탄소 전환 기술을 실현하기 위해 마련됐다. 자생미생물은 액화시킨 이산화탄소를 탄소원으로 삼아 분해한 뒤에 아세트산을 만들고 이를 환원해 알코올로 전환한다. 두 기관 연구진은 선박 엔진·정화조 등에서 배출되는 기체 상태의 이산화탄소를 포집해 스포로무사 스패로이데스의 배양 시설에 주입하고 알코올로 전환하는 실증실험을 올해 안에 진행할 계획이다. 삼우티이에스는 부산시 사하구에 이산화탄소 전환 시험시설을 제공한다. 두 기관은 ▲생물학적 탄소 전환 기술을 활용한 이산화탄소 자원화 방안 연구 ▲기술 구현과 검증을 위한 시험 규모의 공정 설비 구축·운영 ▲선박 분야 탄소 전환 기술 개발 및 사업화 등을 위해 협력하기로 했다. 한편, 국제해사기구(IMO)는 2023년부터 국제에너지효율증서(IEEC) 발급 기준을 충족하지 못한 선박에 에너지 절감 장치 설치를 강제하고 있다. 서민환 국립생물자원관장은 “국제사회가 요구하는 탄소중립을 달성하기 위해 생물학적 탄소 전환 기술의 핵심이 되는 국내 자생미생물의 확보와 친환경 기술 발굴에 집중할 계획”이라며 “앞으로도 국가 온실가스 감축목표 달성과 녹색 신산업 육성에 기여하기 위한 민관 협력을 강화하겠다”고 밝혔다.

2024.03.27 17:32주문정

호남권생물자원관, 기후변화 대응 원거리 섬 미생물 연구 착수

환경부 산하 국립호남권생물자원관(관장 류태철)은 기후변화에 따른 생물상 변화를 과학적으로 밝히기 위해 4월부터 국내 원거리 도서 지역 미생물 다양성 변화 연구를 본격적으로 추진한다고 밝혔다. 호남권생물자원관 관계자는 “우리나라 대표적 원거리 도서인 가거도·거문도·흑산도·추자도는 남쪽에서 유입하는 따뜻한 해류 영향으로 한반도 기후변화 최전선”이라며 “최근 주변 해역에서 아열대성 생물의 출현이 빈번해지고 있다”고 설명했다. 환경변화에 민감한 미생물은 기후변화에 따른 생태계 변화를 확인 할 수 있는 중요한 생물군이다. 호남권생물자원관은 지난해 신안군 가거도 조사 결과, 아열대성 및 미기록 미생물자원을 확인함에 따라 관련 연구 필요성을 확인했다. 호남권생물자원관은 앞으로 5년간 원거리 도서의 수온·유기물 농도 등 환경요인과 미생물 다양성 변화를 모니터링해 상관관계를 확인하고 기후변화에 따라 새롭게 출현한 미생물을 탐색할 계획이다. 연구에는 지난해 취항한 친환경 조사선 '섬누림호'를 활용해 가거도·흑산도·추자도·거문도·어청도를 중심으로 조사를 시작하고 향후 울릉도·독도·백령도까지 조사 범위를 확대할 계획이다. 김창균 호남권생물자원관 도서생물자원연구실장은 “기후변화에 따른 한반도 생태계 변화는 우리나라 생물자원의 가치변화로도 이어지기 때문에, 이번 연구는 미래 생물자원 확보에 필요한 전략을 세우는 데에 기초자료가 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

2024.03.27 15:48주문정

나일론 원료 생산 미생물 '세포공장' 나오나

나일론 필수원료를 생산하는 미생물 '세포공장'이 합성생물학 기술로 개발됐다. 합성생물학은 정부가 공을 들이고 있는 '12대 국가전략기술' 의 '첨단바이오' 분야 중점 기술이다. 한국화학연구원(원장 이영국) 백승호·노명현 박사 연구팀은 산업용 미생물로 활용되는 유질 효모인 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica)를 활용한 '바이오 아디프산(Adipic acid)' 생산용 '미생물 세포'를 개발했다고 18일 밝혔다. ■왜 개발했나 최근들어 바이오 소재 개발은 글로벌 친환경 규제와 탄소 배출량 저감 요구에 따라 석유화학 기반의 화학소재를 대체하기 위한 연구가 세계적인 이슈다. 특히, 석유화학산업에서의 친환경 규제와 탄소배출 감소에 대한 요구가 커지면서, 바이오매스 유래의 탄소중립형 바이오화학원료로 대체하기 위한 패러다임 전환이 강조되고 있다. 하지만 현재까지 개발된 기술들은 인체 내 질병을 유발할 수 있는 병원성 미생물을 활용하거나 유전자 조작이 까다로운 점 등, 아직까지는 상용화를 위해 보완할 점이 많은 상황이다. 특히, 합성생물학은 정부가 '12대 국가전략기술' 로 정해 놓은 '첨단바이오' 중점 원천 분야다. ■연구성과 연구팀은 미국식품의약국(FDA) 인정 식품첨가 안전 물질(GRAS)로 지정된 유질 효모인 '야로위아 리폴리티카'를 미생물 세포공장으로 활용해서 아디프산을 생산하는 원천기술을 세계 최초로 개발했다. 바이오매스로부터 바이오 아디프산을 생산하는 기술이다. 아디프산은 나일론 섬유의 필수 중간 원료다. 생분해성 플라스틱 원재료, 식품첨가제 등 다양한 용도로 활용되는 핵심 화학소재다. 대부분의 아디프산은 나프타, 천연가스 등 화석연료로 생산되지만, 생산 공정 상 발생하는 아산화질소(N2O)가 온실효과를 유발하기 때문에 환경 친화적이고 지속 가능한 바이오 아디프산 생산 기술 개발이 필수적이다. ■개발과정 연구팀은 합성생물학 기술을 기반으로 지방산 유래 산물 분해 능력을 인공적으로 조절하고 아디프산 생산량이 증가하도록 미생물 특성을 재설계했다. 일반적인 유질 효모의 지질 분해 과정은 카복실기(화학 작용기의 일종)가 양 끝에 붙어있는 디카르복실산(유기산의 일종) 형태로 변환되는 '오메가 산화기작'이후 분해경로를 통해 유질 효모가 살아가는데 필요한 아세틸코에이 등의 에너지원으로 전환되는 '베타 산화기작' 과정을 거친다. 연구팀은 식물성 오일에 다량 함유된 지방산 유래 산물을 디카르복실산으로 원활하게 전환하기 위해 필요한 유전자를 선별, 오메가 산화기작을 강화했다. 또한 기존 미생물은 여섯 차례의 반복적인 순환 과정을 통해 디카르복실산으로부터 에너지 생성과 생존에 필요한 아세틸 코에이를 생산했지만, 연구팀은 유전자 조작을 통해 3회만 순환되도록 했다. 나머지 디카르복실산은 아디프산을 생산할 수 있도록 유도하는 베타 산화기작을 최적화했다. ■기대효과 완성된 미생물 세포공장은 미생물 배양 과정을 거쳐 지방산 유래 산물을 선택적으로 분해, 전환해 효율적으로 바이오 아디프산을 생산하는 환경친화적 기술이다. 석유화학 기반의 아디프산 대체를 위한 원천기술이다. 향후 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 전망된다 이 기술을 활용해 향후 아디프산이 주요 화학소재로 사용되는 의류, 생활, 산업용 응용 제품 영역에 널리 활용될 것으로 기대된다. ■실용화는? 다만 실용화까지는 갈 길이 험난하다. 백승호 정밀·바이오화학연구본부 선임연구원은 "이 기술이 원천기술 단계여서 응용으로 가기 위해선 합성생물학 기반 지방산 산화 활성 조절이 가능한 대사회로 시스템을 구축해야 한다"며 "기질 전환 수율 및 생산성 향상을 위한 스케일업 연구와 고순도, 고농도의 단량체 확보를 위한 분리/정제기술 개발이 뒤따라야 한다"고 말했다. 전 세계적으로 관련 연구에 대한 원천기술 개발 수요는 급증하고 있으나 현재까지 상용화 된 사례는 없다. 화학연 이영국 원장은 “본 성과는 12대 국가전략기술 중 첨단바이오 분야의 핵심인 합성생물학 기술을 통해 확보된 바이오 아디프산 생산 맞춤형 미생물 세포공장 기술로써, 향후 대한민국 바이오소재 생산 원천기술 확보에 기여할 수 있기를 희망한다”라고 밝혔다. 이 연구는 바이오매스 관련 권위 학술지인 '바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology, IF : 11.4)' 1월호 논문으로 게재됐다. 과제는 한국화학연구원의 기본사업과 과학기술정보통신부 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 지원을 받았다.

2024.03.18 13:50박희범

호남권생물자원관, '환경미생물 분리 및 유용미생물 선별 매뉴얼' 발간

환경부 산하 국립호남권생물자원관(관장 류태철)은 다양한 환경에서 미생물을 확보, 배양해 이들의 유용성과 기능성을 평가하기 위한 '환경미생물 분리 및 유용 미생물 선별 매뉴얼' 책자를 발간했다고 10일 밝혔다. 매뉴얼에는 바이러스·세균·미세조류·균류 분리·동정 방법과 유용성 검증법 등이 수록됐다. 매뉴얼은 기업·연구소·대학 등 관련 기관에 배포할 예정이다. 또 호남권생물자원관 홈페이지에서도 누구나 열람·활용할 수 있도록 게재한다. 호남권생물자원관은 2021년부터 우리나라 섬·연안에 서식하는 자생 미생물을 확보하고 유용성을 연구하고 있다. 호남권생물자원관 측은 발굴한 미생물 활용 가능성은 환경 보호, 생태계 개선, 자원 재활용, 오염 제어 등 다양한 분야 등으로 다양해 지속 가능한 개발과 환경 관리 전략에 새로운 장을 열 것으로 내다봤다. 최경민 호남권생물자원관 도서생물융합연구실장은 “발간된 매뉴얼을 통해 관련 분야 현장 전문가들이 다양한 환경 샘플에서 미생물을 효과적으로 분리하고 유용한 미생물을 선별하는데 많은 도움이 되기를 바란다”고 말했다.

2024.01.10 14:35주문정

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