보리 맥아로부터 발견된 서로 다른 알파아밀라제 동질효소(AMY1, AMY2)는 80%에 달하는 높은 아미노산 서열의 상동성을 보이지만, 효소적 특성은 서로 매우 다르다. 따라서 본 연구에서는 staggered extension process(StEP) 기술을 이용하여 AMY1과 AMY2 유전자가 조합된 5종의 chimera 효소를 제조하고, 각각의 특성을 비교하여 총 8개 부위(I~VIII)의 영향을 확인하였다. 결과적으로, AMY-D2, D8, E12 chimera 효소의 경우, AMY1과 AMY2의 중간적 칼슘의존성을 보였으며, BASI(barley $\alpha$-amylase/subtilisin inhibitor) 단백질에 의한 저해효과는 AMY-E10 효소에서만 관찰되었다. 한편 AMY-C6의 경우, AMY1과 유사한 효소특성을 보였으며, AMY-E10은 AMY2 형태의 칼슘의존성을 나타내었다. 따라서 보리 아밀라제의 제 II, III, IV부위가 BASI와의 상호작용에 중요한 역할을 담당하며, 제 III, V, VI, VII부위는 칼슘의존성에 부분적인 영향을 미치는 것으로 판단하였다.
보리 맥아에는 2종의 $\alpha$-amylase isozyme(AMY1, AMY2)이 존재하며, 이들 효소는 80% 이상의 높은 아미노산 서열 상동성을 보이지만, calcium 의존성 등 효소의 작용특성은 서로 매우 다르다. 따라서 본 연구에서는 AMY2의 활성부위 중 2번째 $\beta\rightarrow\alpha$ loop에 존재하는 42번째 alanine 잔기를 saturation mutagenesis를 이용하여 다양한 아미노산으로 치환하고, 전분 분해활성이 증가한 돌연변이를 선발하였다. 결과적으로 alanine이 proline으로 치환된 AMY2-A42P의 경우에서만 발현도가 2배 증가하는 것을 확인하였으며, 특히 정제 과정에서의 회수율 또한 4배 증가하므로 향후 효소의 생산 및 활용에 유리할 것으로 판단하였다. 이 돌연변이 효소의 calcium 의존성 및 pH 안정성 등은 AMY2와 유사한 것으로 나타났으나, 각종 전분에 대한 기질특이성은 AMY1과 AMY2의 중간적인 특성으로 변화되었다. 결국 42번째 아미노산 잔기의 proline 치환에 의해 상대적으로 발현율이 높고 기질특이성이 변화된 AMY2 유사효소의 생산이 가능하였으며, 향후 이를 이용하여 분자진화기술 등 최신 효소공학적 방법론을 적용한 다양한 연구가 가능할 것으로 기대한다.
Using barley seeds (Hordeum sativum Jess, var.), the influences of gibberellic acid (GA) and indole-3-acetic acid(IAA) on the amylase synthesis and that of the nucleic acid metabolism were investigated. 1. With the deembrynized barley seeds, the increase of amylase treated with a $10^{-5}M$ of GA and the decrease of amylase treated with $10^{-5}M$IAA were matched by a proportionate increase and decrease in the amount of RNA. The influence of the hormones on the RNA synthesis has appeared immediately after the treatment but on the amylase synthesis it has appeared 8 hours later. But no influence on the DNA synthesis was observed on both hormones. 2. The amylase from deembryonized barley seeds treated with GA and IAA have been fractionated by gel filteration on Sephadex G-100. The amylase components showed four fractions on both enzymes treated with GA and IAA. Fraction I(FI) was differed from fraction Ⅵ(FIV) in Km value and the effects of temperature, pH and metal ions. On the basis of their emzymatic properties, it was considered that the FI was $\beta$-amylase and FIV was $\alpha$-amylase. The influences of GA and IAA on each fractions appeared to be similar but on the amylase units per souble protein, IAA inhibited the production of amylase FIV while it promoted that of amylase FI. 3. An experiment was conducted to determine whether IAA inhibits GA-promoted amylase synthesis competitively or non-competitively. Using a Lineweaver-Burk plot, it was clear that IAA was acting in a non-competitive fashion. From this, IAA was probably not competing with GA at the same site, but it was acting at some other site which resutled in partial blocking of the action of GA on the amylase synthesis.
제주도 토양 샘플에서 분리한 amylase 생산균 15번 균주는 100 mL flask level와 10 L 생물반응기에서 T. inhamatum KSJ1의 FPpase, amylase 효소활성과 거의 비슷하였으며, flask level에서 두 균주의 xylanase, avicelase, CMCase, Gluco-amylase, $\beta$-amylase의 효소활성 및 음식물쓰레기의 당화능력도 모두 거의 비슷하였다. 두 균주를 YMEA 고체배지와 광학현미경으로 그 형태학적 특징을 관찰한 결과 T. inhamatum KSJ1이 녹색빛을 띠는 것과는 달리 amylase 생산균 15번 균주는 황색빛을 띠는 사상균으로 확인되었으며, 두 균주는 동일한 균은 아니지만 동일한 속으로 사료된다.
본 연구에서는 GSE의 항산화제와 비만 예방 및 치료제로서의 식품적용 가능성을 알아보기 위해 DPPH radical, superoxide anion radical 및 hydroxyl radical 포착효과를 확인하였으며, 몇 가지 소화효소(단백질 분해효소, 탄수화물 분해효소, 지방분해효소)의 저해효과를 측정하였다. 그 결과 GSE는 우수한 항산화 효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며 특히, vitamin C보다 DPPH radical 소거효과가 약 2배, superoxide anion radical 소거효과가 약 2.7배 우수한 것으로 나타났다. 또한, GSE는 소화효소인 trypsin, $\alpha$-chymotrypsin, $\alpha$-amylase, $\alpha$-glucosidase, lipase에 대한 저해효과를 갖고 있는 것으로 확인되었다. 이상의 결과로 GSE는 항산화 효과와 비만 예방 및 개선을 위한 유용한 소재로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.
The soybean $\beta$-amylase ($\alpha$-1, 4-glucan maltohydrolase, EC 3.2.1.2) is composed of seven isozymes(I', I, II, III, IV, V and VI), and isozyme II and IV are the main components among these. The Purification of $\beta$-amylase isozymes from soybean whey were performed by ammonium sulfate fractionation, CM-Sephadex C-50 column chromatography, DEAE-Sephadex chromatography and Gel filtration. The resulted purity of $\beta$-amylase was throughly confirmed by electrophoresis, and then determined its isoelectric point and molecular weight. The results obtained were as follows, 1. Five active fractions of soybean p-amylase were derived on CM-Sephadex C-50 column chromatography. 2. Seven active bands of p-amylase isozymes were detected by isoelectric focusing gel electrophoresis, and their isoelectric points(I' to VI) were 5.07, 5.15, 5.25, 5.40, 5.55, 5.70 and 5.93, respectively. 3. Isozyme II and IV were main components of soybean $\beta$-amylase. 4. The molecular weights of both isozyme II and IV were determined to be 56,000 daltons by the result of SDS polyacrylamide gel electrophoresis. 5. Km values of main isozyme II & IV for amylopectin were determined to be 2.25 mg/ml, which suggest the same function of each isozyme.
Nguyen, Thach Minh;Nguyen, Xich Lien;Hoang, Kim Anh;Lee, Soo
한국응용과학기술학회지
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제26권1호
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pp.10-17
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2009
This study investigated the effect of kilning condfition on the diastatic power and activities of protease, $\alpha$-amylase, and $\beta$-amylase in rice malt. Common rice (Oryza sativa) was steeped at $30^{\circ}C$ for 50 h, germinated at $30^{\circ}C$ for 7 days, and kilned at $50^{\circ}C$ for 24 h. The moisture content and enzymatic activities were determined under various kilning times. As a result, the moisture content was reduced from 42.1 % to 3.9% after 24 h of kilning at $50^{\circ}C$. The protease activity of rice malt showed lower value than that of barley malt. All enzymatic activities were decreased during the kilning stage. Results indicated that after prolonged kilning at $50^{\circ}C$, the inactivation of hydrolytic enzymes might be occurred. Even though the amylolytic activity of malted rice showed low value, the rice malt shows the potential characteristics as ingredient for the brewing and cereal industries.
본 연구는 곡류별 버섯 균사체의 성장률과 효소활성을 측정하였다. 현맥 배양물이 다른 곡류와 비교했을때 균사체 성장 속도가 빨랐다. 효소 활성은 기간별로 측정하였으며 그 결과, ${\alpha}$-amylase 효소 활성은 느타리와 상황버섯균이 우수하였으며, ${\beta}$-amylase활성은 느타리와 장수버섯균이 우수하였다. Protease활성은 상황버섯균을 제외하고는 곡물에 관계없이 비교적 고른 생산을 보였다. 담자균 배양에 의해서 명도는 감소하고 적색도와 황색도가 증가하였다.
In this study, four plants grown naturally in Egypt that are usually consumed by pastoral nomads were screened for their total phenolic contents, antioxidative, and anti-$\alpha$-amylase activities. Dried powder of plant's part was extracted in absolute or 70% ethanol. A polar extract of Panicum turgidum (PTPE) had the highest total polyphenol content {92.5 mg gallic acid equivalents (GAE)/g}, followed by an alkaloid extract of Withania somnifera (WSAlk; 77.5 mg GAE/g), and an ethanol extract of Leptadenia pyrotechnica (LPEE; 59.1 mg GAE/g). By employing different assays such as DPPH radical scavenging, reducing power, $Fe^+$ chelating, $H_2O_2$ scavenging and total antioxidant capacity, it was shown that PTPE, WSEE (ethanol extract of W. somnifera), WSAlk and LPEE had promising antioxidant activity, though, their potency varied according to the different tests. WSAlk had the highest level of $\alpha$-amylase inhibition (40.2%) in vitro, followed by WSEE (30.5%). Therefore, it can be concluded that these plants, especially extracts of PTPE, and WSAlk are beneficial to physiological health, and could be used in food and pharmaceutical industries to prepare dietary supplements, functional foods or food preservatives.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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