Abstract
Biosynthesis of curdlan( ${\beta}$-1,3 glucan) was shown by fluorscence on cellufluor medium. The highest production of curdlan was produced when glucose was used as a carbon source and ($NH_4$)$_2$$SO_4$ was used as a nitrogen source. ${\beta}$ -form of curdlan was detected in the fingerprint region (890 $cm^{-1}$) by FT-IR spectrum and shown homogeneous ${\beta}$ -1,3 glucan by $^{13}C$ NMR spectrum ($C_1$-103 ppm, $C_2$-73.2 ppm, $C_3$-86.4 ppm, $C_4$-68.7 ppm, $C^{5}$-76.63 ppm, $C_{6}$-61.2 ppm). Transition of structure from triple helix coil form to random coil form was appeared at 0.1 ∼0.25 M NaOH concentration. It was shown that natural curdlan is a triple helix form in neutral but becomes weak in alkaline condition.
본 연구에서는 Alcaligenes faecalis에 의해 생산되는 세포 외 다당류인 $\beta$-glucan의 생합성에서 탄소원, 질소원의 영향과 생합성된 curdlan의 구조를 살펴보았다. 먼저 $\beta$-glucan의 생합성을 확인하기 위해 Aniline Blue 배지에서 청색 colony들을 선별하고 Cellufluor 배지에서 형광성을 보임으로 $\beta$-1,3 glucan의 생합성을 확인하였다. Flask 배양에서는 탄소원이 glucose이고 질소원이 ($NH_4$)$_2$$SO_4$일 때 가장 많은 $\beta$-glucan을 생산하였다. 탄소원을 glucose로 질소원을 (NH$_4$)$_2$$SO_4$로 사용한 발효조 배양에서는 flask 배양에 비해 생산량이 7.2%가 증가되었다. 질소원을 제한한 발효에서는 최종 생산수율이 38.82%였고 질소원을 제한하지 않은 발효보다 3.02%가 증가 되었다. 분리 정제된 curdlan의 FT-IR의 분석에서는 지문영역인 890$cm^{-1}$ /에서 $\beta$-form이 관찰되었고 $^{13}C$-NMR 분석에서는 $C_1$-103.5 ppm, $C_2$-74.3 ppm, $C_3$-89.8 ppm, $C_4$-68.8 ppm, $^{5}C$-75.5 ppm, $C_2$-61.8 ppm에서 검출되어 homogeneous $\beta$-1,3 glucan으로 확인되었다. curdlan의 triple-helix coil 형태에서 random coil 형태로의 전이는 0.1에서 0.25 N NaOH의 농도에서 일어남이 확인되어 중성 상태의 curdlan은 triple-helix coil 형태를 가지지만 알칼리 상태에서는 그 구조가 약해져 random-coil로 전이 되어짐을 알 수 있었다. 이는 본 연구에서 분리 정제된 curdlan이 정확한 $\beta$-결합을 가진 glucan임이 확인되었으며 생합성된 curdlan의 구조와 분자적인 특성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 $\beta$-결합을 가지는 glucan의 신속한 선별법을 구축할 수 있었고 이는 새로운 기능을 가지는 $\beta$-glucan 생합성 효소나 분해효소의 탐색에 이용될 것으로 기대된다.
