Purification and Properties of a Novel Extracellular Agarase from Marine Bacterium, Sphingomonas paucimobilis AS-1

해양미생물 Sphingomonas paucimobilis AS-1이 생산하는 새로운 extracelluar agarase의 정제 및 특성

An agar-degrading marine bacterium, strain AS-1 was isolated from the seawater. The strain AS-1 was identified as Sphingomonas paucimobilis (90% probability) by VITEK. The optimum medium for agarase activity of the isolated strain was determined to be marine medium, marine broth 2216 containing 0.1% agar as carbon source. An extracellular agarase was purified 104-fold from the culture supernatant by ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography and gel filtration methods. The molecular weight of the purified enzyme was estimated to be 80 kDa by SDS-PAGE. The optimum pH and temperature for activity were 7.0 and $40^{\circ}C$, respectively. Antioxidative activity of the strain AS- was 72% in the supernatant cultured for 12 h. The culture supernatant of the strain AS-1 showed antibacterial activity against bacteria causing putrefaction and food poisoning such as Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Proteus vulgaris. However, the cell growth of the lactic aicd forming strain, Lactobacillus plantarium was promoted by the treatment of 10% culture supernatant of an agar-degrading strain.

Agar로부터 oligosaccharides를 제조하기 위하여 효소(agarase)를 이용한 분해법이 시도되면서 agarase의 균주의 분리 및 유전자에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 해양으로부터 agarase를 생성하는 균주를 분리 동정하고 균주의 특성을 조사하였다. 분리된 균주는 VITEK 2 compact version 분석 결과 Sphingomonas paucimobilis AS-1로 동정되었다. 정제된 효소의 최적 활성 조건 및 agar 분해산물의 항산화활성을 조사하였다. 분리된 균주의 최적배양조건은 marine broth 2216에서 온도 $27^{\circ}C$, pH 7일 때 가장 균주의 생육이 높았다. Agarase 효소는 salt침전, ion exchange와 gel filtration chromatography에 의해 114.4 units/mg으로 104배 정제되었다. 정제된 agarase의 SDS-PACE 결과 분자량이 약 80 kDa의 band를 얻었다. 최적 효소활성은 온도 $40^{\circ}C$, pH 7일 때 나타났다. Agar 첨가한 배지에 agar 분해균을 접종한 후 분해산물의 시간에 따른 항산화활성은 12시간 배양 후 72%의 가장 높은 전자소거능(EDA)을 나타내었다. Agar 분해산물은 식중독균의 생육은 저해하는 것으로 나타났으며 젖산균의 생육은 약간 촉진하는 경향을 나타냈다.