초록
토양으로부터 phytate 분해능이 뛰어난 phytate를 생산하는 균주를 분리 동정한 결과 Escherichia coli로 동정되었고, E. coli WC7으로 명명하였다. 이 균주가 생산하는 phytase를 ammonium sulfate 침전, Phenyl-Sepharose, DEAE-Sepharose, CM-Sepharose, Resoure S, Mono S 컬럼 크로마토그래피를 이용한 분리정제를 수행하여 정제도 1,250 배, 수율 30%로 정제하였고 640 Unit/mg의 비활성을 얻었다. 또한 정제된 phytase는 SDS-PAGE에서 분자량 45kDa인 단일 subunit로 이루어진 단일효소임을 확인하였다. E. coli WC7 phytase의 최적 pH는 5.0, 최적 온도는 $60^{\circ}C$였으며, pH 2.0-12까지 안정하였다. 열안정성에서는 $60^{\circ}C$이상에서 급격한 활성의 감소를 보여 초기 활성의 20% 활성만을 나타내었다. Phytase의 N-말단 아미노산 서열은 Ser-Glu-Pro-Clu-Leu-Lys-Leu-Glu-Ser-Val-Val이었으며 이는 E. coli 유래의 pH 2.5 acid phosphatase와 아주 큰 유사성을 보였다. S. coli WC7 phytase의 유전자를 확보하기 위해 E. coli acid phosphatase의 DNA sequence를 바탕으로 한 primer들을 이용하여 PCR 클로닝을 수행하였으며 증폭된 PCR fragment를 pUC19 벡터에 클로닝 하고 DNA 염기서열을 결정하였다. 그 결과 1.2 kbp의 WC7 phytase 유전자의 ORF를 확인하였으며 432개의 아미노산으로 이루어진 분자량 44,716 Da의 단백질을 확인 할 수 있었다. 대부분의 acid phosphatase 효소들의 active site라고 추정되는 active site motif인 RHGXRXP가 N-terminal 쪽에 존재하고 있었다. pUEP를 이용하여 E. coli XL1-Blue에서 phytase를 발현시켰을 때 효소의 생산량이 17.5 U/ml로서 원균주의 23배 활성을 가졌으며,효소의 비활성 및 pH 안정성 측면에서 높은 산업적 이용가능성을 볼 때 사료첨가제 효소로의 개발을 기대할 수 있을 것이라 판단된다.
Phytase from Escherichia coli WC7 was purified from cell extracts and its molecular mass was estimated to be 45 kDa by SDS-PAGE. Its optimum temperature and pH for phytate hydrolysis was 6$0^{\circ}C$ and pH 5.0, respectively. The enzyme was stable up to 6$0^{\circ}C$ and over broad pH range (pH 2-12). The enzyme had higher affinity for sodium phytate than p-nitrophenylphosphate (pNPP). That is, the apparent Km value for sodium phytate and pNPP were $0.15\pm$0.02 mM and 2.82$\pm$0.05 mM, respectively. The gene encoding the phytase was cloned in E. coli XL1-Blue. Sequence analysis showed an open reading frame of 1241 Up encoding a signal peptide (22 aa) and a mature enzyme (410 aa). WC7 phytase was expressed up to 17.5 U/ml in the transformed E. coli XL1-Blue/pUEP, which was 23-fold higher than the activity from wild strain.
