Bacillus cereus ASK-202에서 cloning 된 agarase의 물리 ${\cdot}$ 화학적 특성

An agarase gene from Bacillus cereus ASK202 was expressed in high levels by E. coli BL21(DE3)/pEBA1 using pET28a(+) vector system with the inducible T7 promoter in the presence of isopropyl- ${\beta}$ -thiogalactopyranoside. The open reading frame encodes 761 amino acid residues with a calculated molecular weight of 83,300 daltons and a potential signal peptide about 36 amino acid residues at the N-terminus. E. coli BL21(DE3)/pEBA1 produce 1280 unit/ ${\ell}$ of agarase. The optimum physical condition for the agarase activity was pH 5.6, and $40^{\circ}C$, respectively. The agarase activity was stable up pH $4.0{\sim}9.0$ and $4{\sim}40^{\circ}C$. The km and maximum rate of metabolism for agar were 0.068mg/$m{\ell}$ and 0.094mg/$m{\ell}{\cdot}min$, respectively.

본 연구에서는 기능성 식품 첨가물 소재 또는 의약품으로 사용 가능한 한천올리고당의 대량생산을 위하여 agarase 생산균주인 Bacillus cereus ASK202에 대해 유전자 cloning 방법을 이용하여 한천분해효소 고생산성 균주로의 개발을 시도하였다. 원균주의 chromosomal DNA를 무작위적으로 절단하여 agarase를 생산하는 gene 부위를 선별한 결과, 83,300 Da의 agarase(Eba1)를 생산하는 재조합 균주 E. coli BL21(DE3)/pEBA1를 얻을 수 있었다. E. coli BL21(DE3)/pEBAl에서 유도물질로 IPTG를 첨가한 후 induction 5시간 후에 agarase가 원균주에 비해 8배 증가한 양이 고발현되었다. 발현된 agarase는 Asx(Aspartic acid, Asparagine), Glycine와 같은 산성 아미노산의 함량과 Alanine과 같은 중성 아미노산의 함량이 높았으며, pH 5.6, $40^{\circ}C$에서 최적의 활성을 나타내었다. 최적 기질 agar에 대한 $K_m$과 $V_{max}$값은 0.068 mg/$m{\ell}$과 0.094mg/$m{\ell}{\cdot}min$으로 한천의 ${\beta}$-결합을 자르는 ${\beta}$-agarase로 판명되었다.