진주담치 근육중의 적색 Carotenoprotein의 정제 및 특성

Purification and Characterization of the Red Carotenoprotein from the Muscle of Blue Mussel, Mytilus edulis

우리나라에서 대량 생산되고 있는 진주담치 근육에서 Triton X-100를 사용하여 carotenoprotein을 추출, 정제하여 그 특성을 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. Carotenoprotein(${\lambda}_{max}=462nm$)를 $20\%$(w/v) $(NH_4)_2SO_4$, DEAE-cellulose 이온교환수지 그리고 Sephacryl S-300 겔 크로마토그래피를 통해 정제한 결과, 정제도는 5배 증가하였고 수율은 $1.85\%$였으며, carotenoprotein의 분자량은 약 372KDa(gel filtration)이었고, SDS-PAG 전기영동으로 단백질의 subunit를 확인한 결과, 60KDa($23.70\%$), 46.9KDa($9.14\%$), 26KDa($49.14\%$) 및 13KDa($18.02\%$)로 이루어져 있었다. Carotenoprotein의 안정성은 pH 4.0 이하의 강산 및 pH 10.0 이상의 강알칼리에서는 단백질이 불안정하였고, SDS 변성제를 $0.2\%$(w/v)되게 첨가하여 녹인 후 가시부 영역($400{\sim}600nm$)에서 최대파장 변화를 보면 462nm에서 456nm로 약 6nm 단파장 영역으로 이동한 것을 알 수 있었다. Carotenoprotein의 구성아미노산 조성은 threonine이 $35.90\%$로 다른 아미노산에 비해 함량이 높았으며, 필수아미노산과 소수성 아미노산의 함량은 전체아미노산 함량의 각각 $62.76\%$와 $25.02\%$를 차지하였고, methionine, histidine 및 proline은 존재하지 않았다. Carotenoprotein 1g당 총지질의 함량은 256mg였고, 그 구성지방산의 조성은 polyene산이 $62.4\%$로 가장 많았고 다음으로 포화산($19.58\%$)및 monoene산($18\%$) 순이었다. 특히, 16:4n-3의 조성비가 $33.90\%$로 상당히 높게 나타났고, EPA, DHA 등 w3 계의 장쇄(長鎖)고도불포화지방산의 조성비가 $22.13\%$로 높게 나타났으며, 양적으로 많은 지방산은 포화산 중에는 palmitic acid($C_{16:0}$), monoene산 중에서는 palmitoleic acid($C_{16:1}$), polyene산 중에서는 hexadecatetraenoic acid($C_{16:4}$), eicosapentaenoic acid ($C_{20:5}$), docosahexaenoic acid($C_{22:6}$) 등이 함량이 많았다. Carotenoprotein으로부터 분리한 총 caroteoid 함량은 $8.80mg\%$였고, 주 carotenoid는 mytiloxanthin($74.79\%$), 3,4,3'-trihydroxy-7',8'-didehydro-${\beta}$-carotene($18.26\%$)였다.

Most of carotenoprotein complexes have been extracted by using buffered solutions. However, in this study carotenoprotein from the muscle of Blue mussel(Mytilus edulis) was extracted by a detergent such as Triton X-100. It was purified and characterized by $20\%$ (w/v) $(NH_4)_2SO_4$, DEAE-cellulose ion exchange and Sephacryl S-300 gel filtration. The carotenoprotein(${\lambda}_{max}=462nm$) had an approximate M. W. of 372KDa(gel filtration). SDS-PAGE analysis of the carotenoprotein indicated the presence of four polypeptides of 60KDa($23.70\%$), 46.9KDa($9.14\%$), 26KDa($49.14\%$) and 13KDa($18.02\%$). Carotenoprotein denaturated by treatment with SDS to a final concentration of $0.2\%$ (w/v) caused a hypsochromic shift of ${\lambda}_{max}$ from 462nm to 456nm. The carotenoprotein contained lipids as structure units. The amino acid composition of the carotenoprotein contained large essential amino acid amounts of $62.8\%$, and the content of threonine($35.9\%$) was higher than other amino acids, but histidine, methionine and proline were not present. In the carotenoprotein, the major fatty acids were $C_{16:4},\;C_{16:0},\;C_{20:5}\;and\;C_{22:6}$. The percentages of polyunsaturated fatty acids($62.4\%$) were higher compared to other fatty acids(saturated fatty acids $19.6\%$, monounsaturated fatty acids $18.0\%$). Carotenoid was extracted from the carotenoprotein by acetone and it was separated into five different components by preparative TLC(benzene:petroleum ether:acetone=69:17:14). The major components of carotenoid were mytiloxanthin($74.79\%$) and 3,4,3'- trihydroxy-7',8'-didehydro-${\beta}$-carotene($18.26\%$), and they were at least presented as prosthetic groups of carotenoprotein.