• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.356-365
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• 2021

최근, 본 연구진은 담수 환경 유래 한천 분해 세균인 Cellvibrio sp KY-GH-1 (KCTC13629BP)의 전체 유전체 염기 서열을 분석하여 아가로오스를 L-AHG 및 D-갈락토오스로 가수분해시키는 아가레이즈들을 암호화하는 유전 정보를 탐색하였다. 그 결과, KY-GH-1 균주는 유전체 상의 약 77 kb 길이의 아가레이즈 유전자 클러스터 내에 9개의 β-아가레이즈 유전자들과 2개의 α-네오아가로비오스 가수분해효소(α-NABH) 유전자들을 지닌 것으로 나타났다. 이러한 유전자 정보를 바탕으로 KY-GH-1 균주가 한천을 탄소원으로 자화하기 위해 단량체인 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해시키는 공정은, 엔도형 GH16 β-아가레이즈, 엔도형 GH86 β-아가레이즈 등에 의해 개시되어 NA4, NA6, NA8 등을 생성시킨 후, 이들에 대해 엑소형 GH50 β-아가레이즈가 추가로 작용하여 NA2를 생성시키고, 이어서 GH117 α-NABH가 작용하여 생성된 NA2를 단량체 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해함으로써 종결되는 것으로 예측되었다. 대장균 발현 시스템과 PET-30a 벡터를 함께 사용하여, KY-GH-1 균주 유래의 GH50 패밀리 β-아가레이즈 유전자들(GH50A, GH50B, GH50C)과 GH117 패밀리 α-NABH 유전자들(GH117A α-NABH, GH117B α- NABH)을 발현시켜 His-태그 재조합 효소단백질들로 확보하여, 이들 효소단백질을 이용하여 효소 활성을 비교 분석한 결과, 재조합 GH50A β-아가레이즈가 세 개의 GH50A 패밀리 β-아가레이즈 동위효소들 중에서 가장 높은 엑소형 β-아가레이즈 활성을 나타내며, 또한 재조합 GH117A α-NABH가 NA2를 L-AHG와 D-갈락토오스로 강력하게 가수분해할 수 있으나 재조합 GH117B α-NABH는 NA2 가수분해 활성이 없음을 확인하였다. 연이어 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 효소 특성을 추가로 조사하였다. 아울러 이들 각 효소가 나타내는, 아가로오스를 분해하여 NA2를 생성시키는 효율성과 NA2를 분해하여 L-AHG 및 D-갈락토오스를 생성시키는 효율성을 평가하였다. 본 총설에서는, L-AHG 및 D-갈락토오스의 양산을 위한 아가로오스의 효소적 가수분해에 성공적으로 활용될 수 있을 것으로 기대되는, 담수 유래 한천 분해 세균 Cellvibrio sp. KY-GH-1 유래의 재조합 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 장점들에 대해 기술한다.

• 생명과학회지
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• 제15권6호
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• pp.884-888
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• 2005

제주도 동북해역의 해수에서 한천분해활성을 보어는 해양성 세균을 분리하였으며 16S rDNA유전자 염기서열분석과 형태학적, 배양적 및 생화학적 특징을 조사하여 해양기원의 Agarivorans 속에 속하는 균주임을 확인하고 Agarivorans sp. JA-1으로 명명하였다. Agarivorans sp. JA-1이 생성하는 한천 분해효소(agarase)는 한천의 존재유무에 상관없이 발현되며 성장의존성인 것으로 확인되었고 효소활성을 위한 최적 pH는 pH 8.04 (50 mM glycine NaOH 완충용액)이고 최적 온도는 $40^{\circ}C$로 나타났다. 한천분해효소는 기능성올리고당 생산이 가능한 베타-한천분해효소이며 내열성을 보여 $60^{\circ}C$까지 $80\%$ 이상 그리고 $80^{\circ}C$까지 $70\%$의 잔존활성을 보이는 것으로 나타났다. 분리한 Agarivorans sp. JA-1 균주가 나타내는 한천분해효소를 이용하여 $40^{\circ}C$ 이상에서 액체상태로 있는 한천을 이용한 기능성올리고당 생산에 유용한 것으로 생각되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.315-315
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• 2005

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2005년도 제45회 학술심포지움 및 추계학술대회
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• pp.61-61
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• 2005

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2005년도 국제학술심포지움 The 44th Annual Meeting of Korean Society for Life Science
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• pp.156-156
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• 2005

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2006년도 제47회 학술심포지움 및 추계국제학술대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2006

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1197-1200
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• 2009

The whitening effect, tyrosinase inhibition, and cytotoxicity of neoagarotetraose were measured after its purification from hydrolyzed agar by gel filtration chromatography. In melanoma B16F10 cells, the melanin content of neoagarotetraose-treated cells was the same as that treated by kojic acid or arbutin. In addition, tyrosinase of melanoma cells was strongly inhibited by neoagarotetraose at a concentration of $1{\mu}g/ml$ and similarly inhibited at 10 and $100{\mu}g/ml$ compared with those by arbutin or kojic acid. The activity of mushroom tyrosinase showed a 38% inhibition by neoagarotetraose at $1{\mu}g/ml$, and this inhibitory effect was more efficient than that by kojic acid. Neoagarotetraose revealed a similar $IC_{50}$ (50% inhibition concentration) value for mushroom tyrosinase as that by kojic acid. These data suggest that the neoagarotetraose generated from agar by recombinant $\beta$-agarase might be a good candidate as a cosmetic additive for the whitening effect.

• 한국수산과학회지
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• 제48권1호
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• pp.58-63
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• 2015

The chemical and rheological properties of natural and enzymatically hydrolyzed porphyran isolated from Pyropia yezoensis were investigated. The enzymatic hydrolysate was prepared by hydrolysis of porphyran using ${\beta}$-agarase followed by fractionation based on molecular weight (>300 kDa (Fr-1), 100-300 kDa (Fr-2), 10-100 kDa (Fr-3) and 1-10 kDa (Fr-4) using an ultrafiltration membrane. Each hydrolysate fraction consisted mainly of galactose (42.7-57.5%), 3,6-anhydro galactose (6.5-15.1%) and ester sulfate (8.6-14.1%). The sulfate content of the enzymatically hydrolyzed fractions decreased with an increase in molecular weight, whereas the 3,6-anhydro galactose content increased significantly. The rheological behavior of porphyran and enzymatically hydrolyzed porphyran solutions demonstrated a pseudoplastic behavior, which agrees with the Herschel-Bulkley model. The effect of temperature on the viscosity of the porphyrans and hydolysate fractions were measured and modeled using the Arrhenius equation. The activation energy of the porphyrans and enzymatically hydrolyzed porphyran (Fr-1) increased from 12.30 to 20.29 kJ/mol and 9.06 to 23.84 kJ/mol, respectively with increasing concentrations from 3% to 7%. These data indicate that the extent of the apparent viscosity of porphyran and enzymatically hydrolyzed porphyran are influenced by both temperature and concentration.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권4호
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• pp.625-632
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• 2019

The unified saccharification and fermentation (USF) system was developed for direct production of ethanol from agarose. This system contains an enzymatic saccharification process that uses three types of agarases and a fermentation process by recombinant yeast. The $pGMF{\alpha}-HGN$ plasmid harboring AGAH71 and AGAG1 genes encoding ${\beta}-agarase$ and the NABH558 gene encoding neoagarobiose hydrolase was constructed and transformed into the Saccharomyces cerevisiae 2805 strain. Three secretory agarases were produced by introducing an S. cerevisiae signal sequence, and they efficiently degraded agarose to galactose, 3,6-anhydro-L-galactose (AHG), neoagarobiose, and neoagarohexose. To directly produce ethanol from agarose, the S. cerevisiae $2805/pGMF{\alpha}-HGN$ strain was cultivated into YP-containing agarose medium at $40^{\circ}C$ for 48 h (for saccharification) and then $30^{\circ}C$ for 72 h (for fermentation). During the united cultivation process for 120 h, a maximum of 1.97 g/l ethanol from 10 g/l agarose was produced. This is the first report on a single process containing enzymatic saccharification and fermentation for direct production of ethanol without chemical liquefaction (pretreatment) of agarose.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제42권4호
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• pp.324-330
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• 2014

한천을 분해하는 해양미생물을 한천을 유일한 탄소원으로 하는 인공 해수 한천 배지를 이용하여 제부도 개펄에서 분리하였다. SH-1으로 명명한 분리된 균주는 그람음성균이며 한 개의 극성 편모를 가지는 균이었다. 16S rRNA 유전자의 염기서열의 유사성 분석 결과 분리된 균주는 Neiella marina J221 [9]과 가장 높은 상동성을 보였다(96.5%). 분리 균주는 $28-37^{\circ}C$에서 생장하였지만 $42^{\circ}C$에서는 생장하지 못하였고 한천분해효소의 활성은 $37^{\circ}C$보다 $28^{\circ}C$에서 높은 활성을 보였다. 또한 SH-1균주는 1-5% NaCl (w/v)를 포함하는 배양액에서 생장이 가능했으며 3%의 농도에서 가장 좋은 생장을 보였고 한천을 분해하는 효소의 활성도 3% 염분농도의 배양액에서 가장 높았다. 48시간 배양한 세포배양액을 농축하여 조효소액을 준비하여 효소의 적정 pH와 적정 온도를 조사한 결과 pH 7.0에서와 $40^{\circ}C$에서 최적 효소 활성을 보였다. 조효소액을 사용하여 zymogram 분석을 실시한 결과 분자량 15, 35, 52 KD 크기의 3개 이상의 한천 분해효소를 생산하는 것으로 보인다. 박막크로마토그라피(TLC) 분석 결과 아가로스를 분해하여 네오올리고당을 생성하는 ${\beta}$-agarase 를 생산하는 것으로 추정된다.