Purification and Characterization of $\beta$-Galactosidase from Sea Urchin, Hemicentrotus pulcherrimus

성게로부터 분리한 $\beta$-galactosidase의 정제 및 특성

[ $\beta$ ]-Galactosidase was extracted from the internal organ of sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus The enzyme was purified 384.6-fold over the crude extract by the sequential chromatographic methods including DEAE-Sephadex A-25, CM-Cellulose, and Con A-Sepharose 4B affinity chromatography with a recovery $1.26\%$. The molecular weight of the purified enzyme was estimated approximately 94 kDa as monomeric term by SDS-PAGE and Sephadex G-150 gel chromatography. The maximum enzymatic activity was observed at pH 3.0 and $50^{\circ}C$ but the one was stable over the ph range or 3.0$\~$5.0 and below $37^{\circ}C$. The $K_m$ and $V_{max}$ values against PNPG (P-nitrophenyl $\beta$-D-galactopyranoside) were 15.0 mM and 214 $\mu$mole/min per mg protein, respectively. The enzymatic activity was activated by $Ba^{2+}$, but significantly inhibited by $DEP,\;Hg^{2+},\;Sn^{2+}$ and galactose.

우리나라 근해에 많이 분포하고 있는 말똥성게 (sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus)의 내장으로부터 Triton X-100을 이용하여 $\beta$-galactosidase를 추출하고, $40\~80\%$ (w/v) $(NH_4)_2SO_4$, DEAE-Sephadex A-25 및 CM-Cellulose 이온교환 크로마토그래피, Con A-Sepha-rose 4B 친화성 크로마토그래피를 사용하여 분리, 정제하여 그 생화학적 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 정제된 $\beta$-galactosidase는 단일의 단백질로 이루어진 효소로 판명되었고, 효소의 정제도는 조효소에 비해 384.6배 증가하였고, 수율은 $1.26\%$이었다. 정제효소의 최적 pH와 온도는 각각 3.0 및 $50^{\circ}C$ 이었다. 효소의 활성은 $Ba^{2+}$와 같은 금속이온에 의해 촉진되었고, $Hg^{2+},\;Sn^{2+}$ 및 DFP에 의해 현저하게 저하되었으며, 당인 galactose 와 lactose에 의해 저하되어 기질 저해 효과가 나타남을 알 수 있었다. 효소의 분자량은 SDS-PAG 전기이동과 Sephadex G-150 겔여과를 실시한 결과 97 kDa로 나타났다. 합성기질인 PNPG를 사용하여 효소의 속도론적 상수를 측정한 결과 $K_m$은 15.0mM, $V_{max}$는 $\mu$mole/min$\cdot$mg$\cdot$protein으로 나타났다.