Purification and Characterization of Natural Antifungal Protein from Astragal Seeds (Astragalus membranaceus L.).

황기 종자의 천연 항진균성 단백질의 분리정제 및 특성검정

Deterioration of food is in general caused by the presence of microorganisms and chemical compounds of food itself. There exists antimicrobial compound in the food, however, addition of food antiseptics, additives, or physico-chemical processing is a common practice. The safety of artificial chemical antiseptics became a serious public concern, therefore, new natural antiseptic compounds are in need to be developed. We have isolated a new natural antifungal protein (KBS-B2) from Astragal seed through ammonium sulfate precipitation and column chromatography using FPLC Mono-S and Superose 12HR. The purified protein inhibited growth of Candida albicans, and spore germination of food spoiling fungi such as Aspergillus ochraceus, Penicillium expensum, P. digitatum and Botrytis cineria. Antifungal effect of the KBS-B2 protein could be directly assayed by bioautography overlaying the fungal spores on the electrophoresed acrylamide gel. The comparison of N-terminal amino acid sequences of the KBS-B2 with known antifungal protein revealed that had 50% homology to thaumatin and zeamatin like proteins.

본 연구에서는 천연 항균물질의 개발 이용을 위해 황기 종자로부터 인체에 무해한 천연 항균 단백질을 ion exchange chromatography 및 gel filteration을 이용하여, 순수 분리하고 특성을 조사하였다. 황기종자로부터 추출한 천연 항균 단백질은 Aspergillus ocraceus, Penicillium expensum, P. digitatum, Botrytis cineria의 포자 발아 및 효모인 Candida albicans의 생육을 현저하게 저해하였으며 ammonium sulfate 포화도가 0.4일 때 단백질의 침전량이 122.6 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$로 가장 많았고 항균력도 15.2 mm로 가장 높게 나타났다. 강력한 cation exchange chromatography인 Mono-S를 이용하여 FPLC에서 단백질을 분획하였을때 첫번째 peak에서 분획된 단백질군이 항균력을 보였으며 Superose 12HR gel filteration column을 이용하여 2차 분획 하였을 때 분자량이 19 kDa되는 단일 단백질만을 순수분리 할 수 있었다. 전기 영동한 polyacrylamide gel위에 곰팡이 포자를 중층하는 bio autography로 19 kDa 단백질 band의 항균력을 직접 확인하였으며 분리된 항균 단백질의 아미노 말단의 아미 노산 22잔기를 sequencing하고 thaumatin 및 zeamatin 유사 단백질들과 상동성을 측정한 결과 50%내외의 homology를 나타내었다. 분리된 항균 단백질은 곰팡이 균사가 성장하는 선단부위에 가장 먼저 침투하여 channel을 형성함으로 osmolysis를 일으켜 곰팡이의 생육을 억제하는 것으로 추측할 수 있었다.