• KSBB Journal
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• 제30권4호
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• pp.166-174
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• 2015

In this study, an efficient whole cell-based biotransformation for the production of liquiritigenin was developed using Laetiporus sulphureus CS0218 as biocatalyst and aqueous extracts of Glycyrrhiza uralensis as co-substrate, respectively. In order to determine the efficacy of this method, the optimal bioconversion conditions including mycelial growth, three important enzyme activities (${\beta}$-glucosidase, ${\alpha}$-rhamnosidase and ${\beta}$-xylosidase), and apparent viscosity of culture broth were monitored. After optimization, aqueous extracts of G. uralensis were added to the culture medium to directly produce algycone liquiritigenin. By applying this strategy, 67.5% of liquiritin was converted to liquiritigenin at pH 3.0 after 9 days of incubation and finally liquiritigenin was purified from the reaction mixture. And then, their biological activities including anti-oxidant and superoxide dismutase were observed. In fact, purified liquiritigenin was capable of bi-directional functions (i.e., either up-regulation or down-regulation of SIRT1 which is associated with aging). The results indicate that this strategy would be beneficial to produce biologically active liquiritigenin and could be used in pharmaceutical, cosmetic and food applications.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제25권1호
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• pp.75-81
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• 1997

Streptomyces chibaensis J-59 did not grow in the culture medium containing only xylose or xylan as a carbon source, because it was defective in xylulokinase production; xylB mutant. S. chibaensis J-59 was able to produce xylanase and $\beta $-xylosidase as well as glucose isomerase. The glucose isomerase in S. chilbaensis J-59 was induced in the medium containing xylan or xylose which could be utilized as an inducer but not sa carbon and energy sources. So we tried to produce glucose isomerase whthout consumption of xylose or xylan as an inducer by using xylB mutant S. chilbaensis J-59. The optimum condition for the production of the glucose isomerase was attained in a culture medium composed of 1% xylan, 0.15% glucose, 1.5% corn steep liquor, 0.1% MaSO$_{4}$ $\CDOT $7H$_{2}$O, and 0.012% CoCL$_{2}$ $\CDOT $ 6H$_{2}$O(pH 7.0). The production of the enzyme reached to a maximum level when the bacteria were cultured for 42 h at 30$\circ $C. The enzyme production in a jar fermentor was increased twice as much as that in a flask culture.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권5호
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• pp.826-830
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• 2018

A Cre/loxP-${\delta}$-integration system was developed to allow sequential and simultaneous integration of a multiple gene expression cassette in Saccharomyces cerevisiae. To allow repeated integrations, the reusable Candida glabrata MARKER (CgMARKER) carrying loxP sequences was used, and the integrated CgMARKER was efficiently removed by inducing Cre recombinase. The XYLP and XYLB genes encoding endoxylanase and ${\beta}$-xylosidase, respectively, were used as model genes for xylan metabolism in this system, and the copy number of these genes was increased to 15.8 and 16.9 copies/cell, respectively, by repeated integration. This integration system is a promising approach for the easy construction of yeast strains with enhanced metabolic pathways through multicopy gene expression.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2007년도 춘계학술발표회
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• pp.65-73
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• 2007

The objective of this study is to understand how regulatory mechanisms respond to sugar status for more efficient carbon utilization and source-sink regulation in plants. So, we need to identify and characterize many components of sugar-response pathways for a better understanding of sugar responses. For this end, genes responding change of sugar status were screened using Arabidpsis cDNA arrays, and confirmed thirty-six genes to be regulated by sucrose supply in detached leaves by RNA blot analysis. Eleven of them encoding proteins for amino acid metabolism and carbohydrate metabolism were repressed by sugars. The remaining genes induced by sugar supply were for protein synthesis including ribosomal proteins and elongation factors. Among them, I focused on three hydrolase genes encoding putative $\beta$-galactosidase, $\beta$-xylosidase, and $\beta$-glucosidase that were transcriptionally induced in sugar starvation. Homology search indicated that these enzymes were involved in hydrolysis of cell wall polysaccharides. In addition to my results, recent transcriptome analysis suggested multiple genes for cell wall degradation were induced by sugar starvation. Thus, I hypothesized that enzyme for cell wall degradation were synthesized and secreted to hydrolyze cell wall polysaccharides producing carbon source under sugar-starved conditions. In fact, the enzymatic activities of these three enzymes increased in culture medium of Arabidopsis suspension cells under sugar starvation. The $\beta$-galactosidase encoded by At5g56870 was identified as a secretory protein in culture medium of suspension cells by mass spectrometry analysis. This protein was specifically detected under sugar-starved condition with a specific antibody. Induction of these genes was repressed in suspension cells grown with galactose, xylose and glucose as well as with sucrose. In planta, expression of the genes and protein accumulation were detected when photosynthesis was inhibited. Glycosyl hydrolase activity against galactan also increased during sugar starvation. Further, contents of cell wall polysaccharides especially pectin and hemicellulose were markedly decreased associating with sugar starvation in detached leaves. The amount of monosaccharide in pectin and hemicellulose in detached leaves decreased in response to sugar starvation. These results supported my idea that cell wall has one of function to supply carbon source in addition to determination of cell shape and physical support of plant bodies.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권6호
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• pp.547-560
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• 2010

본 연구에서는 Schizophyllum commune의 당 분해효소 생산을 위한 최적 배양 조건과 목질바이오매스에 대한 당화 특성에 대하여 연구하였다. S. commune 균체 외 효소에는 endo-${\beta}$-1,4-glucanase (EG), cellobiohydrolase (CBH), ${\beta}$-glucosidase (BGL)와 같은 cellulase와 ${\beta}$-1,4-xylosidase (BXL)이 함유되어 있고 그 중에서 EG 및 BGL활성이 비교적 높은 활성을 나타낸 것으로 밝혀졌다. S. commune에서 생산된 EG, BGL, 및 CBH의 최적 온도는 $50^{\circ}C$이었으나, 열안정성을 가지는 온도범위는 $30{\sim}40^{\circ}C$였다. 그리고 최적 pH는 5.5이었으며 열 안정성을 나타내는 온도범위에서의 적정 pH는 동일한 pH 5.5이었다. Cellulase 생산을 위한 S. commune의 최적배양 조건은, 탄소원으로 천연 cellulose, 질소원으로는 corn steep, 또는 peptone/yeast extract 혼합물, 비타민은 첨가하지 않는 것이 cellulase 효소활성 증가에 적절한 것으로 밝혀졌다. 또한 탄소원의 최적 첨가 농도는 2% (w/w), 적정 배양 pH 및 온도는 5.5~6.0과 $25{\sim}30^{\circ}C$로 밝혀졌다. 본 연구에서 도출된 최적 배양 조건으로 S. commune를 배양시키고 40배로 농축한 결과, EG가 3670.5 U/$m{\ell}$, BGL과 CBH가 각각 631.9 U/$m{\ell}$, 398.5 U/$m{\ell}$, BXL이 15.2 U/$m{\ell}$로 매우 높은 효소 활성을 나타냈다. 동일한 효소의 Filter Paper Unit도 11 FPU/$m{\ell}$로 상당히 높았다. 최적배양조건에서 얻어진 S. commune 효소로 다양한 기질에 대해 당화 시험을 실행한 결과, 전처리를 하지 않은 공시 활엽수에 대하여 낮은 당화율을 나타냈으나 천연 cellulose (Aldrich, ~20 micron) 및 볏짚의 경우에는 각각 50.5% 및 33.1%의 높은 당화성능을 나타냈다. 이 같은 당화 수준은 동일 효소농도 (30 FPU/g, glucan)로 비교했을 때 Trichoderma reesei 유래 상용화 효소인 Celluclast 1.5L의 약 110% 수준을 나타냄으로써, 대량생산기술 개발과정을 통해 목질계 당화 효소로의 상용화 가능성이 높은 균주로 평가되었다.

• 한국버섯학회지
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• 제10권2호
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• pp.74-82
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• 2012

백색부후균인 느타리버섯 60균주로부터 목재를 분해하는 리그닌-셀룰로오스 분해효소 생산 능력이 우수한 균주를 선발하였다. 그 결과 1, 2차 스크리닝을 통해 실험한 모든 균주에서 리그닌-셀룰로오스 분해효소를 생산하는 것을 확인하였다. 그러나, 아비셀 함유 평판배지에서 선발된 6개 균주의 경우 2차 스크리닝 아비셀-효모추출물-펩톤 액체배지에서 셀룰로오스 분해효소 활성이 낮은 것을 확인하였다. 자일란 분해효소의 경우 자일란-효모추출물-펩톤 액체배지에서 No. 6, No. 38균주에서 xylanse 1.0 U/ml 이상, 1,4-${\beta}$-xylosidase 0.15 U/ml 이상 생산되었다. RBBR 함유 평판배지에서 선발된 13개 균주를 가지고 글루코오즈-효모-펩톤 배지 조건하에서 리그닌 분해 효소의 생산 실험을 한 결과 락케이즈가 먼저 최대 활성(0.8~2.0U/ml)을 나타낸 뒤 Mn-dependent peroxidase가 최대활성(0.5~1.5U/ml)를 나타내었다. 한편, 글루코오즈-효모-펩톤 배지 조건하에서 실험한 모든 균주에서 lignin peroxidase는 생산되지 않았다. 특히 본 연구자는 이러한 스크리닝 방법에 의해 Mn-dependent peroxidase와 laccase 생산 능력이 높은 No. 42균주를 선발하였다.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1277-1284
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• 2018

본 연구에서는 효모염색체내에 다양한 유전자 발현 cassette를 도입하기 위해 Cre/loxP system을 가진 repeated yeast integrative plasmid (R-YIp)를 구축하였다. R-YIp는 반복적으로 형질전환체를 선별할 수 있는 selective marker (CgTRP1)와 loxP 서열, 그리고 integration을 위한 목적서열을 함유하고 있어 같은 염색체의 동일한 위치에 여러 개의 유전자 발현 cassette를 도입하는 것이 가능하다. 따라서 xylan/xylose 대사에 관련된 endoxylanase (XYLP), ${\beta}$-xylosidase (XYLB), xylose reductase (GRE3) 그리고xylitol dehydrogenase (XYL2)의 효모염색체내에 도입을 시도하였다. 먼저 XYLP, XYLB, GRE3그리고 XYL2 유전자의 효율적인 발현을 위한 promoter를 선별하기 위해 pGMF-GENE과 pAMF-GENE plasmid를 구축하였고, 각 유전자들의 발현에 GAL10 promoter가 적합함을 확인하였다. 다음으로 GAL10p-GENE-GAL7t cassette를 가진 pRS-GENE plasmid (R-YIp)를 구축하여, 반복적 integration 과정과 selective marker의 제거를 통해 각각의 R-YIps를 효모 7번염색체에 순차적으로 도입하였다. R-YIp system을 통해 효모염색체내에 도입된 유전자들은 모두 안정적으로 발현되었고, 활성형의 재조합효소를 생산함을 확인할 수 있었다. 따라서 다수의 외래유전자를 효모염색체내 도입함에 있어 selective marker와 숙주세포 선택의 한계를 R-YIp system을 통해 어느 정도 극복할 수 있을 것이라 기대한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권5호
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• pp.429-438
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• 2010

In this study, effect of carbon source on the hydrolytic ability of the enzyme from Fomitopsis pinicola, a brown rot fungi, for lignocellulosic biomass were examined on two lignocellulosic biomasses (rice straw and wood) without any pretreatment. Cellulase activities of crude enzyme from F. pinicola, which was cultured on softwood mixture as a carbon source, were 19.10 U/$m{\ell}$ for endo-${\beta}$-1,4-gulcanase (EG), 36.1 U/$m{\ell}$ for ${\beta}$-glucosidase (BGL), 7.27 U/$m{\ell}$ for cellobiohydrolase (CBH), and 7.12 U/$m{\ell}$ for ${\beta}$-1,4 xylosidase (BXL). Softwood mixture as a carbon source in F. pinicola comparatively enhanced cellulase activities than rice straw. The optimal pH and temperature of the cellulase was identified to pH 5 and $50^{\circ}C$for the hydrolysis of rice straw. Under these condition rice straw was hydrolyzed to glucose by the cellulase up to $32.0{\pm}3.1%$ based on the glucan amount of the rice straw for 72 h, while the hydrolytic capability of commercial enzyme (Celluclast 1.5${\ell}$) from rice straw to glucose was estimated to $53.7{\pm}4.7%$ at the same experimental condition. In case of addition of Tween 20 (0.1% w/w, substrate) to the cellulase the hydrolysis of rice straw to glucose was enhanced to $38.1{\pm}2.0%$.

• 한국균학회지
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• 제18권4호
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• pp.209-217
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• 1990

Aspergillus niger에 있어서 여러가지 섬유질 기질이 세포내외의 섬유질 분해효소계의 생합성 및 동질효소의 양상에 미치는 영향을 조사하였다. Cellulase 및 xylanase 효소계의 생합성은 사용된 기질에 따라 큰 차이가 있었으며, 특히 cellulase 효소계의 CMCase와 ${\beta}-glucosidase$는 혼합기질의 사용시 효소활성이 증진되는 기질의 공조효과를 보였다. 또한 기질에 따라 섬유질분해효소계 동질효소의 생성 양상이 다르게 나타났으나 세포내외간 동질효소 양상의 차이는 발견되지 않았으며 배양시간에 따른 동질효소의 변화도 없었다. 이러한 결과들은 A. niger의 cellulase 및 xylanase효소계의 생합성은 기질에 의한 효소의 유도 수준에서 상호 연관적으로 조절되어짐을 보여주며, 세포외 효소에서 나타나는 multiple-isozyme의 형성이 합성되어진 효소의 post-secretional modification에 의한 결과라기 보다는 각각의 유전자 발현 결과에 의한 것임을 시사한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권3호
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• pp.262-273
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• 2010

갈색부후균인 Fomitopsis palustris에서 균체 외 cellulase 생산 특성과 이 효소를 이용하여 목재와 볏짚의 당화특성, mediator 첨가 효과, 목질기질의 미세 표면구조나 결정화도가 효소 당화에 미치는 영향 등에 대해 연구하였다. F. palustris의 균체 외 효소의 생산에 혼합목분을 탄소원으로 이용 시 endo-${\beta}$-1,4-gulcanase (EG)는 12.0 U/$m{\ell}$, ${\beta}$-glucosidase (BGL)는 116.68 U/$m{\ell}$, cellobiohydrolase (CBH)는 18.82 U/$m{\ell}$, 그리고 ${\beta}$- xylosidase (BXL)는 13.33 U/$m{\ell}$의 활성을 보였다. 이러한 활성은 BGL, CBH, 그리고 BXL이 볏짚을 이용한 경우보다 약 2~4배 정도 높았다. 볏짚을 탄소원으로 이용하여 생산한 cellulase-RS의 효소 최적반응 온도 및 pH는 $45^{\circ}C$와 pH 5.0이었으며, 혼합 목분을 탄소원으로 이용하여 생산한 cellulase-SW의 경우에는 $50^{\circ}C$와 pH 5.0이었다. Cellulase-SW는 볏짚을 기질로 사용할 때 $40.6{\pm}0.6%$로 가장 높은 당화율을 보였다. 또한 당화촉매제인 Tween 20의 첨가로 당화율이 44%로 상승하여 상용화 효소인 Celluclast 1.5L의 53.7%의 당화율 대비 약 82% 수준으로 상승되었다. 이는 본 실험에서 사용한 효소가 조효소 형태임을 고려하면 상용화 효소에 매우 근접한 당화율을 얻은 것으로 판단된다. 또한 볏짚의 낮은 조직 결정화도와 주사전자현미경을 이용한 볏짚 표면의 섬유화를 통한 표면적 증대 효과는 목재에 비해 높은 볏짚의 당화율에 대한 원인을 제시하였다.