• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권10호
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• pp.1413-1420
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• 2014

Phytate is an antinutritional factor that impacts the bioavailability of essential minerals such as $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Zn^{2+}$, and $Fe^{2+}$ by forming insoluble mineral-phytate salts. These insoluble mineral-phytate salts are hydrolyzed rarely by monogastric animals, because they lack the hydrolyzing phytases and thus excrete the majority of them. The ${\beta}$-propeller phytases (BPPs) hydrolyze these insoluble mineral-phytate salts efficiently. In this study, we cloned a novel BPP gene from a marine Pseudomonas sp. This Pseudomonas BPP gene (PsBPP) had low sequence identity with other known phytases and contained an extra internal repeat domain (residues 24-279) and a typical BPP domain (residues 280-634) at the C-terminus. Structure-based sequence alignment suggested that the N-terminal repeat domain did not possess the active-site residues, whereas the C-terminal BPP domain contained multiple calcium-binding sites, which provide a favorable electrostatic environment for substrate binding and catalytic activity. Thus, we overexpressed the BPP domain from Pseudomonas sp. to potentially hydrolyze insoluble mineral-phytate salts. Purified recombinant PsBPP required $Ca^{2+}$ or $Fe^{2+}$ for phytase activity, indicating that PsBPP hydrolyzes insoluble $Fe^{2+}$-phytate or $Ca^{2+}$-phytate salts. The optimal temperature and pH for the hydrolysis of $Ca^{2+}$-phytate by PsBPP were $50^{\circ}C$ and 6.0, respectively. Biochemical and kinetic studies clearly showed that PsBPP efficiently hydrolyzed $Ca^{2+}$-phytate salts and yielded myo-inositol 2,4,6-trisphosphate and three phosphate groups as final products. Finally, we showed that PsBPP was highly effective for hydrolyzing rice bran with high phytate content. Taken together, our results suggest that PsBPP has great potential in the animal feed industry for reducing phytates.

• Applied Biological Chemistry
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• 제29권2호
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• pp.212-218
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• 1986

pH를 달리한 수용액 및 농도를 달리한 염류수용액에서 평지 종실의 단백질과 phytate의 용해도를 측정하여 단백질로부터 phytate를 제거할 수 있는 조건을 검토하였다. 1. 평지종실의 단백질과 phytate의 용해도에 미치는 pH의 영향을 측정한 결과 단백질의 용해도는 pH 5.0에저 가장 은 20.9%로 등전점을 보였고, 그 보다 산성 또는 알칼리 쪽으로 갈수록 그 용해도가 증가되어 pH 11.5에서 94.%로 가장 높았다. Phytate의 용해도는 pH 6.0에서 가장 높았으며 (61.0%) 알칼리 쪽에서 더 급격히 감소되어 pH 11.5에서는 그 용해도가 1.3%였다. 2. 단백질과 phytate의 용해도에 미치는 염류의 영향을 보면 NaCl 수용액을 처리하였을 때 단백질의 용해도는 $pH\;6.0{\sim}8.0$ 이상에서 높은 값을 보였고, 염의 농도별 차이는 크지 않았다. Phytate의 용해도는 pH 6.0이하에서는 높았으나 그 이상의 pH에서는 급격히 감소되어 pH 8.0 이상에서 6.0% 이하로 떨어졌다. $CaCl_2$ 수용액 처리에서는 단백질 용해도가 $pH\;6.0{\sim}8.0$ 부근에서 최대치를 보이나 전 pH구간에서 큰 변화를 보이지 않았다. Phytate의 용해도는 $pH\;3.0{\sim}4.0$ 부근에서 최대치를 보이고 그 이상의 pH에서는 급격히 감소되어 $pH\;5.0{\sim}6.0$에서 7% 이하로 떨어졌다. 그리고 염의 농도가 높을수록 더 낮은 pH에서부터 감소를 보였다. $Na_2SO_3$ 처리에서 단백질의 용해도는 pH가 높아짐에 따라 계속 증가되어 pH 11.5에서 84% 이상이었고 phytate의 용해도는 $pH\;5.0{\sim}8.0$의 부근에서 최대치를 보이며 농도가 높을수록 더 높은 pH에서 최대치가 나타났다. 염의 농도에 따라 알칼리 쪽에서의 감소 양상이 달라졌다. 3. 저(低) $Ca^{2+}$이온 처리에서 phytate의 용해도는 pH 7.0 이상에서 $Ca^{2+}$이온의 농도별로 별차이 없이 낮았고 농도가 증가됨에 따라서 더 낮은 pH에서 최대치를 보였다. 단백질의 용해도는 pH 11.5에서 보면 $1mM\;Ca^{2+}$이온 농도에서 가장 높게 나타났다. 이상의 결과에서 증류수 또는 $1mM\;Ca^{2+}$수용액을 용매로 하여 pH 11.5에서 단백질을 추출하고 pH 5.0에서 침전시킬 때 평지종실단백질로부터 Phytate를 제거하는 효과가 가장 좋다는 것을 알 수 있다.