Method for Increasing the Stability and Activity of Polygalacturonase and Its Application to the Production of Vegetable Single Cell

This study was carried out to enhance the stability and activity of polygalacturonase (PGase) purified from Kluyveromyces marxianus IFO 0288. Gums such as xanthan gum, guar gum, and locust bean gum were capable of increasing the catalytic stability and activity of the PGase. At $30^{\circ}C$, the rate constants for the inactivation of the PGase with xanthan gum, guar gum, and locust bean gum were estimated to be $0.0003min^{-1}$, below $0.0001min^{-1},\;and\;0.0001min^{-1}$ respectively, whereas control was estimated to be $0.0082min^{-1}$. The yield of the maceration reaction catalyzed by the PGase for the production of carrot single cells increased by 13% in the presence of guar gum, where the relative enzyme activity supplemented with guar gum was two-fold greater than that of the PGase alone.

Polygalacturonase의 활성 증진 및 이를 이용한 식물 단세포 제조 방법

본 연구에서는 효소의 활성을 증진시킬 수 있는 새로운 방법의 개발을 위하여 미생물로부터 분리, 정제된 polygalacturonase(PGase)에 xanthan gum, guar gum, locust bean gum 등과 같은 교질물질을 첨가함으로써 효소의 안정성 외에 활성을 특이적으로 향상시킬 수 있는 새로운 방법 조사하였다. 정제된 PGase를 0.2%의 상술한 교질물질을 함유하는 동일한 완충용액에 잘 혼합시켜 $30^{\circ}C$에서 배양하여 효소의 불활성화에 대한 일차반응 속도상수 k값을 구한 결과, 대조군의 k값이 $0.0082min^{-1}$인데 반해 xanthan gum 첨가 시는 $0.0003min^{-1}$, guar gum 첨가 시는 $0.0001min^{-1}$이하, locust bean gum 첨가 시는 $0.0001min^{-1}$로서 교질물질 첨가에 의해 효소의 안정성이 현저히 증가하였다. 또한 대조군에 비해 xanthan gum 첨가 시는 PGase의 상대활성이 89%가 증가되었으며, guar gum 첨가 시는 97%, locust bean gum 첨가 시는 90%가 증가되어 상술한 교질물질들이 효소의 활성 촉진제로서의 기능이 있음을 확인할 수 있었다. Guar gum 처리에 의해 약 2배의 활성이 증진된 상태로 당근 단세포 생성 반응을 수행한 결과 모든 반응시간에서 guar gum을 가했을 때가 PGase만을 가하여 단세포화 반응을 수행한 경우보다 높은 수율을 보였으며, 단세포화 반응 2시간 경과 후에 대조군 대비 13%의 가장 높은 수율 향상을 보였다.