• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1545-1551
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• 2012

이전 연구에서 저자들이 Glycoside hydrolase family 50 (GH-50)과 GH-118 ${\beta}$-agarase들의 발현과 특성을 보고한 Agarivorans sp. JA-1 균주로부터 신규의 GH-16 ${\beta}$-agarase를 보고하고자 한다. 본 유전자는 1,362 염기쌍으로 구성되어 있으며, 453 아미노산 잔기로 구성된 49,830 Da의 단백질을 암호화한다. 본 효소는 Pseudoalteromonas sp. CY24 유래의 GH-16 ${\beta}$-agarase와 98%의 염기서열 상동성과 99%의 아미노산서열 상동성을 나타냈다. 신호서열을 제외한 429 아미노산으로 구성된 성숙단백질에 해당하는 유전자를 E. coli BL21 (DE3) 세포에서 재조합 발현시킨 후, 친화성 크로마토그래피로 효소를 정제하였다. 정제된 효소는 $40^{\circ}C$와 pH 5.0에서 67.6 U/mg의 최적 활성을 보였다. 아가로스를 기질로 한 효소분해산물의 박막크로마토그래피 분석결과, neoagarohexaose와 neoagarotetraose가 주산물로 생산되는 것을 알 수 있었다. 본 효소는 기능성 한천올리고당의 산업적 생산에 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권11호
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• pp.1116-1122
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• 2011

In this study, site-directed mutagenesis was performed on the ${\beta}$-agarase AgaA gene from Zobellia galactanivorans to improve its catalytic activity and thermostability. The activities of three mutant enzymes, S63K, C253I, and S63K-C253I, were 126% (1,757.78 U/mg), 2.4% (33.47 U/mg), and 0.57% (8.01 U/mg), respectively, relative to the wild-type ${\beta}$-agarase AgaA (1,392.61 U/mg) at $40^{\circ}C$. The stability of the mutant S63K enzyme was 125% of the wild-type up to $45^{\circ}C$, where agar is in a sol state. The mutant S63K enzyme produced 166%, 257%, and 220% more neoagarohexaose, and 230%, 427%, and 350% more neoagarotetraose than the wild-type in sol, gel, and nonmelted powder agar, respectively, at $45^{\circ}C$ over 24 h. The mutant S63K enzyme produced 50% more neoagarooligosaccharides from agar than the wild-type ${\beta}$-agarase AgaA from agarose under the same conditions. Thus, mutant S63K ${\beta}$-agarase AgaA may be useful for the production of functional neoagarooligosaccharides.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권3호
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• pp.257-264
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• 2009

A $\beta$-agarase gene, agaB34, was functionally cloned from the genomic DNA of a marine bacterium, Agarivorans albus YKW-34. The open reading frame of agaB34 consisted of 1,362 bp encoding 453 amino acids. The deduced amino acid sequence, consisting of a typical N-terminal signal peptide followed by a catalytic domain of glycoside hydrolase family 16 (GH-16) and a carbohydrate-binding module (CBM), showed 37-86% identity to those of agarases belonging to family GH-16. The recombinant enzyme (rAgaB34) with a molecular mass of 49 kDa was produced extracellularly using Escherichia coli $DH5{\alpha}$ as a host. The purified rAgaB34 was a $\beta$-agarase yielding neoagarotetraose (NA4) as the main product. It acted on neoagarohexaose to produce NA4 and neoagarobiose, but it could not further degrade NA4. The maximal activity of rAgaB34 was observed at $30^{\circ}C$ and pH 7.0. It was stable over pH 5.0-9.0 and at temperatures up to $50^{\circ}C$. Its specific activity and $k_{cat}/K_m$ value for agarose were 242 U/mg and $1.7{\times}10^6/sM$, respectively. The activity of rAgaB34 was not affected by metal ions commonly existing in seawater. It was resistant to chelating reagents (EDTA, EGTA), reducing reagents (DTT, $\beta$-mercaptoethanol), and denaturing reagents (SDS and urea). The E. coli cell harboring the pUC18-derived agarase expression vector was able to efficiently excrete agarase into the culture medium. Hence, this expression system might be used to express secretory proteins.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.235-243
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• 2019

A special eosinophilic agarase exo-type ${\beta}$-agarase gene, AgaDL6, was cloned from a marine agar-degrading bacterium, Flammeovirga sp. HQM9. The gene comprised 1,383-bp nucleotides encoding a putative agarase AgaDL6 of 461 amino acids with a calculated molecular mass of 52.8 kDa. Sequence analysis revealed a ${\beta}$-agarase domain that belongs to the glycoside hydrolase family (GH) 16 and a carbohydrate-binding module (CBM_4_9) unique to agarases. AgaDL6 was heterologously expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). Enzyme activity analysis of the purified protein showed that the optimal temperature and pH of AgaDL6 were $50^{\circ}C$ and 3.0, respectively. AgaDL6 showed thermal stability by retaining more than 98% of activity after incubation for 2 h at $50^{\circ}C$, a feature quite different from other agarases. AgaDL6 also exhibited outstanding acid stability, retaining 100% of activity after incubation for 24 h at pH 2.0 to 5.0, a property distinct from other agarases. This is the first agarase characterized to have such high acid stability. In addition, we observed no obvious stimulation or inhibition of AgaDL6 in the presence of various metal ions and denaturants. AgaDL6 is an exo-type ${\beta}$-1,4 agarase that cleaved agarose into neoagarotetraose and neoagarohexaose as the final products. These characteristics make AgaDL6 a potentially valuable enzyme in the cosmetic, food, and pharmaceutical industries.

• 생명과학회지
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• 제29권2호
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• pp.158-163
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• 2019

이 연구의 목적은 agarase를 생산하는 새로운 해양 박테리아를 분리하는 것이다. Agarase는 agarose를 가수분해하여 다양한 생리활성을 가지는 agarooligosaccharides 또는 neoagarooligosaccharides를 생성할 수 있다. 전라남도의 여수연안에서 채취한 해수로부터 DH-3 균주를 분리하였다. DH-3 균주는 16S rDNA 서열분석을 통하여 Persicobacter sp. DH-3로 명명하였다. 세포 외로 분비된 효소는 Persicobacter sp. DH-3의 배양액으로부터 얻었으며, 특성연구에 사용하였다. 20, 30, 40, 50, 60 및 $70^{\circ}C$에서의 온도별 상대활성은 각각 50, 55, 70, 100, 90 및 50%였다. pH 5, 6, 7 및 8에서의 pH별 상대활성은 각각 75, 100, 90, 75%였다. 본 효소는 20 mM Tris-HCl 완충액에서 pH 6.0 및 $50^{\circ}C$에서 최대활성을 나타내었다. 본 효소는 한천이 액체상태로 존재하는 $50^{\circ}C$에서 최대활성을 나타내었으므로 산업적으로 유용한 효소로 판단된다. 본 효소는 20, 30 및 $40^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리하여도 80% 이상의 잔존활성을 보였다. TLC 분석결과, Persicobacter sp. DH-3 균주의 한천분해효소는 네오한천올리고당인 neoagarohexaose와 neoagarotetraose를 생성하였으므로 ${\beta}$-agarase로 확인되었다. Zymogram 분석결과, Persicobacter sp. DH-3는 적어도 45, 70 및 140 kDa 크기의 3종류 이상의 한천분해효소를 생산하는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로, Persicobacter sp. DH-3 유래 agarase는 기능성을 가진 neoagarooligosaccharides의 생산에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제26권6호
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• pp.552-556
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• 2011

A novel agar-degrading bacterium mbrc-1 was isolated from seashore of Kyungpo at Gangwon province and cultured in marine broth 2216 medium. Isolated bacterium mbrc-1 was named as Flammeovirga sp. mbrc-1 based on the 16S rDNA sequence. Its agarase showed maximum activity of 923 units/L at pH 7.0 and $45^{\circ}C$ and sustained 90% remaining activity after exposed to $45^{\circ}C$ for 2 hours. The enzyme hydrolyzed agarose to yield neoagarohexaose (18.5%), neoagarotetraose (38%) and neoagarobiose (43.5%), indicating that the enzyme is ${\beta}$-agarase. Thus, isolated bacterium and its ${\beta}$-agarase would be useful for the industrial production of neoagarotetraose and neoagarobiose.

• 생명과학회지
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• 제17권1호
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• pp.70-75
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• 2007

포항 호미곶 해수에서 한천분해활성을 보이는 해양성 세균 SL-5을 분리하였으며 16S rDNA 염기서열분석으로 해양기원의 Thalassomonas 속과 가장 유사한 균주임을 확인하였다. SL-5 균주가 생성하는 한천분해효소(agarase)는 성장의존성인 것으로 확인되었고 효소활성을 위한 최적 pH는 pH 7.0(20 mM sodium phosphate 완충용액)이고 최적 온도는 $40^{\circ}C$로 나타났다. 한천분해효소는 $80^{\circ}C$까지 65%의 효소활성을 보이는 호열성 효소이지만, 내열성은 그리 높지 않았다. 한천 분해효소의 분해산물에 대한 TLC 분석결과, 본 효소가 $\beta-agarase$라는 사실을 확인할 수 있었다. 분리한 Thalassomonas sp. SL-5 균주가 생산하는 한천분해효소를 이용하여 한천으로부터 다양한 기능성 한천올리고당을 생산하는데 있어 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제28권9호
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• pp.1056-1061
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• 2018

본 연구에서는 해양 한천분해세균 Agarivorans sp. KC-1과 해당균주의 agarase 특성을 조사하였다. 한천분해균인 KC-1은 경상남도 사천시 남일대 해수욕장에서 채취한 바닷물을 이용하여 Marine broth 2216 한천 배지에서 분리하였다. 분리된 균은 16S rRNA 유전자 염기서열분석을 통하여 Agarivorans 속 세균과 99% 일치하여 Agarivorans sp. KC-1으로 명명하였다. 세포외로 분비되는 agarase는 Agarivorans sp. KC-1 균주 배양액에서 획득하였으며, 이를 이용하여 특성 조사를 하였다. Agarivorans sp. KC-1 균주의 한천분해효소는 20, 30, 40, 50, 60 및 $70^{\circ}C$에서 각각 65, 91, 96, 100, 77, 35%의 상대활성을 나타냈으며, pH 5, 6, 7, 8에서는 93, 100, 87, 82%의 활성을 나타내었다. 세포외 agarase는 $50^{\circ}C$에서 pH 6.0인 20 mM Tris-HCl 완충용액을 사용하였을 때 최대(254 U/l)의 활성을 보였다. 이 agarase는 20, 30, $40^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리 하여도 90% 이상의 잔존활성을 보였다. 또한, $50^{\circ}C$에 2시간 노출된 후에도 67%의 잔존활성을 보였다. Zymogram 분석을 통하여 Agarivorans sp. KC-1 균주가 생산하는 한천분해효소의 크기는 약 130 kDa, 80 kDa, 69 kDa의 3개로 확인할 수 있었다. TLC 분석 결과, Agarivorans sp. KC-1 균주의 한천분해효소는 네오한천올리고당인 neoagarohexaose (21.6%), neoagarotetraose (32.2%) 및 neoagarobiose (46.2%)를 생성하는 것으로 보아 ${\beta}$-agarase로 확인되었다. 따라서 Agarivorans sp. KC-1가 생산하는 ${\beta}$-agarase는 전분노화 방지, 미백효과, 보습효과 및 세균생장 억제 등의 기능을 가지는 한천올리고당의 생산에 유용할 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제30권3호
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• pp.304-312
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• 2020

한천분해효소(agarase)는 기초과학영역, 한천유래 고기능성 올리고당의 생산, 해조류를 이용한 바이오에너지 생산 등에 사용될 수 있다. 본 연구진은 2012년에 한천의 분류, 기원, 생산 및 응용에 관하여 총설하였다. 이에 본고에서는 2012년부터의 agarase 재조합 발현에 대해 총설하고자 한다. Agarase의 재조합 발현에 사용된 유전자는 Agarivorans 속(genus) 세균, Flameovirga 속 세균, Pseudoalteromonas 속 세균, Gayadomonas 속 세균, Catenovulum 속 세균, Microbulbifer 속 세균, Cellulophaga속 세균, Saccharophagus 속 세균, Simiduia 속, Vibrio 속 세균 등의 19종의 세균들에서 유래하였다. 47개의 재조합 발현된 agarase 중에서 α-agarase는 2개였고 나머지는 모두 β-agarase 였다. α-Agarase는 모두 agarotetraose (A4)를 생산하였고 β-agarase는 NA2부터 NA12까지 다양한 산물을 생산하였다. 최적온도는 25~60℃, 최적 pH는 3.0~8.5의 범위였다. 50℃ 이상의 최적 온도를 갖는 agarase는 14개로 이들은 한천을 가열한 후에 졸상태가 유지되는 온도에서도 활발한 활성을 보일 것이다. CBM (carbohydrate-binding module)의 조작 등의 인위적 돌연변이로 agarase의 열안정성 증가, 최적온도와 활성의 동시 증가에 관한 연구 사례도 있었다. 재조합발현의 숙주로 E. coli, B. subtilis, S. lividans, S. cerevisiae 등이 활용되었으며, agarase 유전자의 분비신호, 다른 생물의 분비신호 및 riboswitch가 agarase의 재조합 발현에 사용되었다. Agarase를 정제한 후에 아미노산 서열에 기반한 유전자 재조합 이외에도 게놈서열 파악과 유사성 비교를 통해 putative agarase와 메타게놈에서 유래한 agarase의 재조합 발현에 관한 연구도 있다. 이러한 연구들은 향후 agarase 및 agarase를 이용한 한천분해산물의 응용 분야 등에 활발하게 이용될 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제18권1호
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• pp.58-62
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• 2008

기능성 한천올리고당 생산에 사용할 수 있는 유전자원을 확보하기 위하여 동해안 기장 해수에서 한천분해활성을 보이는 해양유래 세균 SL-12를 분리하였으며 165 rDNA염기서열 분석으로 해양기원의 Glaciecola 속과 가장 유사한 균주임을 확인하였다. SL-12 균주가 생성하는 한천분해효소(agarase)의 최적 pH는 pH 7.0 (20 mM sodium phosphate 완충용액)이고 최적 온도는 $30^{\circ}C$로 나타났다. 분리 된 Glaciecola sp. SL-12 균주가 생산하는 한천분해효소의 분해산물에 대한 TLC 분석결과, 기능성 한천올리고당을 생산하는 ${\beta}$-agarase로 판명되어 산업적 활용 가능성이 높은 것으로 기대된다.