Molecular Cloning and Sequence Analysis of Coelomic Cytolytic Factor-like Gene from the Midgut of the Earthworm, Eisenia Andrei

줄지렁이 중장에서 분리한 Coelomic cytolytic factor-유사 유전자의 클로닝 및 염기서열 분석에 관한 연구

The cDNA of CCF (coelomic cytolytic factor)-like gene (EC 3.2.1.16), a kind of glycosyl hydorlase, was isolated and cloned from the midgut of the earthworm Eisenia anderi. The size of nucleotide sequence appeared to be 1,152 bp and its predicted coding region was composed of 384 amino acid residues including the initiation methionine. The 17 residues at N-terminal end in the deduced amino acid sequence were regarded to be a signal peptide. Based on the amino acid sequence analysis, it appeared that this CCF-like protein could belong to glycosyl hydrolase family 16 (GHF16) and showed a high sequence homology of about 79~99% with CCF and CCF-like proteins from other earthworm species. The CCFs and CCF-like proteins from various earthworm species exhibited a 100% homology in the polysacchride-binding motif and glucanase motif. It has been reported that the CCFs isolated from E. fedita appeared to show a broader pattern recognition specificity than those from other earthworm species because this species resides in decaying organic matter showing very high microbial activity, implying that CCF-like protein isolated in this study from E. andrei might exhibit a broad substrate specificity that is a useful characteristic for industrial application. A phylogenetic analysis using the deduced amino acid sequences of CCF-related proteins through the BLASTX revealed that GHF16 families could be divided into three groups of metazoa, viriplantae and eubacteria subfamily. Subsequently the CCF-related proteins of metazoa subfamily could clearly be subgroup into lophotrochozoan and edysozoan type including a deuterostome origin. Further understanding of the biological properties of E. andrei CCF-like protein should be addressed to regulate the ${\beta}$-D-glucan hydrolysis and production for the industrial uses.

glysosyl hydrolase의 하나인 CCF 유사 유전자를 지렁이 Eisenia anderi의 중장으로부터 분리하여 클로닝하였다. 이 유전자의 전체 염기서열 크기는 1,152bp로 나타났으며 개시코돈을 포함하여 384개의 아미노산을 인코딩한다. N-말단 지역의 17개 잔기들은 signal peptide이다. CCF 관련 유전자의 아미노산 서열을 분석한 결과 본 연구에서 분리한 CCF 유사 유전자는 glycosyl hydrolase family 16 (GHF16)에 속하며, 다른 종의 지렁이에서 밝혀진 CCF 및 CCF-유사 단백질과 79~99%의 높은 상동성을 보였다. 여러 지렁이 종에서 분리된 CCF 및 CCF-유사 단백질들은 가수분해활성에 중요한 polysacchride-binding motif와 glucanase motif가 100% 상동성을 나타냈다. 본 연구의 대상종과 유사종인 E. fetida에서 분리된 CCF는 이 종의 서식지가 미생물 활성이 높은 부패 유기질층이기 때문에 다른 종의 CCF에 비해 높은 기질인식 특이성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 사실은 본 연구에서 분리한 CCF도 넓은 기질 특이성을 갖고 있을 가능성을 제시해 주고 있으며 이는 산업적 응용 측면에서 유용한 특징 중의 하나라고 생각된다. BLASTX를 이용한 계통수 분석 결과 GHF16 효소는 크게 후생동물군, 녹색식물군, 진정세균군 등의 세 그룹으로 나눌 수 있었으며, 후생동물군의 GHF16은 다시 촉수담륜동물형와 탈피동물형(후생동물형 포함)으로 나뉘어졌다. 본 연구에 의해 E. andrei로부터 분리된 CCF-유사 단백질의 더 많은 생물학적 특성 연구를 통해 ${\beta}$-D-글루칸의 분해 및 생산을 조절하는 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.