Streptomyces polychromogenes IFO 13072가 생산하는 Cholesterol Oxidase의 정제 및 효소학적 특성

Purification and Characterization of Cholesterol Oxidase Produced by Streptomyces polychromogenes IFO 13072.

Cholesterol oxidase(EC 1.1.3.6)는 cholesterol을 산화 또는 이성화시키는 효소로, 혈중 cholesterol 측정 등의 임상진단용 시약에 이용되고 있으며, 여러 종류의 미생물에서 분리, 연구되어 왔다. 현재에는 농업 및 식품 등에도 응용이 기대되고 있는 매우 유용한 효소이다. 본 실험은 공시균인 Streptomyces polychromogenes IFO 13072의 효소 생산 조건과 cholesterol oxidase의 정제 및 효소학적 특성을 조사하였다. 효소 생산 조건을 검토한 결과, 탄소원으로 1% dextrin, 유기 질소원으로는 0.5% casamino acid, 무기 질소원으로는 0.5% sodium nitrate가 효소생산에 우수하였으며, 이들 탄소원, 질소원 이외 0.1% $KH_2$$PO_4$, 0.05% $MgSO_4$ㆍ$7H_2$O가 함유된 배지를 생산 최적 배지로 사용하였다. 본 효소의 정제는 30-80% 포화의 ($NH_4$)$_2$$SO_4$ 침전 및 cholesterol affinity column chromatography를 통하여 23.2%의 수율로 정제되었다. 정제된 효소는 SDS-PAGE에서 단일한 밴드를 보였으며, 분자량은 약 52,000 Da으로 추정되었다. 본 효소의 특성을 검토한 결과, 최적 온도와 최적 pH는 각각 $37^{\circ}C$, pH 7.0이었으며, 효소의 안정성은 온도 $25^{\circ}C$, pH 6.0~7.0의 범위까지 안정한 것으로 나타났다. 또한 본 효소는 금속이온으로 Hg와 Fe 이온의 존재시 크게 저해를 받았고, dithiothreitol과 mercaptoethanol, Isonicotinic acid와 같은 저해제에 의해서 상당히 실활 되었다. 본 cholesterol oxidase의 Michaelis 상수는 cholesterol을 기질로 하여 Lineweaver-Burk plot 분석에서 25 mM로 추산되었다

Streptomyces polychromogenes IFO 13072 was used as a strain producing cholesterol oxidase(EC 1.1.3.6). The conditions of cholesterol oxidase production were investigated. The optimum composition of medium for production of the enzyme was 1% dextrin, 0.5% casamino acid, 0.1% $KH_2$PO$_4$, 0.5% $NaNO_3$ and 0.05% $MgSO_4$(pH 7.3). The enzyme was purified specifically by cholesterol affinity column chromatography with a yield of 23.2%. The purified enzyme showed a single polypeptide on SDS-PAGE and the molecular weight was estimated about 52,000 daltons. The optimum pH and temperature of the cholesterol oxidase were pH 7.0 and $37^{\circ}C$, respectively. The enzyme was stable in the range of pH 6.0~7.0 and $25^{\circ}C$. The cholesterol oxidase activity was strongly inhibited by metal ions such as $Hg^{2＋}$ and $Fe^{2＋}$ and inhibitors such as dithiothreitol, mercaptoethanol and isonicotinic acid. The Michaelis constant(Km) for the cholesterol was found to be 25 mM by Lineweaver-Burk plot analysis.