포플러는 naringenin, kaempferol, myricetin, apigenin, luteolin, rhamnetin, quercetin과 같은 플라보노이드를 가지고 있다. 이러한 플라보노이드들은 여러 가지 효소에 의해 naringenin으로부터 합성된다. 그러나, 포플러에서는 플라보노이드 합성에 관여하는 효소들의 연구가 거의 이루어지지 않았다. 포플러에서 flavone synthase I 유전자를 RT-PCR방법을 이용하여 클로닝하였다. PFNS I-1 유전자의 기질 특성을 알아보기 위하여 대장균에 과발현하여 glutathione S-transferase 친화 크로마토그래피를 이용하여 정제하였다. 정제한 PFNS I-1 재조합 단백질은 flavanone인 2S-naringenin기질을 이용하여 flavone인 apigenin을 생성함을 알 수 있었다. 또한 cofactor인 oxoglutarate, $FeSO_4$, ascorbate, catalase가 PFNS I-1의 반응성에 중대한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 PFNS I-1 유전자는 flavone synthase I을 암호화하는 유전자임을 확인하였다.
신경수초 염기성 단백질(MBP)에 대한 탈인산화의 자리 특이성에 대한 연구를 시험관에서 수행하였다. MBP에서 인산화된 자리를 알아내기 위해서 MBP를 단백질 키나제 C로 인산화 시키고 단백질 탈인산화 효소 PP2A로 탈인산화시켰다. 인산화된 MBP는 트립신으로 잘라내어서 역상 HPLC 크로마토그래피로 펩티드 조각들을 분리하였다. 각 조각들을 섬광 계측한 후 일부 펩티드의 아미노산 서열을 결정하였다. 일곱 개의 방사능을 보이는 펩티드 조각이 검출되었으며 두번째 조각($P_2$)의 $Ser^{55}$에 해당하는 아미노산이 인산화 반응에 가장 큰 민감도를 보였다. 그러나 탈인산화는 다섯번째 고작($P_5$)의 인산이 가장 잘 방출되는 것으로 나타났다. 이 결과는 MBP가 단백질 탈인산화 반응에 적절한 기질임을 보여주고 있다.
효모 Hansenula polymorpha 로부터 탄소원으로 0.5% 메탄올을 이용하여 알코올 산화효소를 대량 유도 발현하였다. 발현 유도된 Hansenula polymorpha 알코올 산화효소는 두 단계의 컬럼 크로마토그래피를 통하여 전기영동에서 단일밴드로 정제하였다. 정제한 효소는 주로 일차 지방족 알코올을 산화시키며, 에탄올에 대해 가장 높은 기질특이성을 보였다. 이 효소가 촉매하는 에탄올 산화반응의 최적 pH는 8.5 이였으며, 최적 온도는 $50^{\circ}C$를 나타내었다. 효소의 $T_m$ 값은 약 $52^{\circ}C$ 이었으며, $65^{\circ}C$에서도 완전히 불활성화 되지 않았다. 또한 효소는 변성제와 7주간의 비교적 장기간 보전에 대해서도 안정하였다. 이 효소는 알코올 측정을 위한 효소학적 방법 및 알코올과 알데히드의 공업적 생산에 이용될 수 있다.
Streptomyces coelicolor A3(2) 배양액의 lipase(EC 3.1.1.3)는 ${\alpha}$-naphthyl-butyrate에 대하여 활성을 나타내어 ${\alpha}$-naphthyl-acetate에 활성을 나타내는 esterase와 구분할 수 있었다. Streptomyces coelicolor A3(2) 세포외 lipase를 Sephadex G-100, DEAE-Cellulose 그리고 Phenyl-Sepharose CL4B 크로마토그래피의 과정을 통해 16% 수율로 15배 분리정제 하였다. SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동에서는 34.7 kDa정도의 분자량을 갖는 것으로 나타났다. Tributyrin를 기질로 사용하였을 때 이 lipase의 최적활성조건은 pH 8에서 9 그리고 $37^{\circ}C$였다. 기질로서 triacylglycerol의 지방산 길이가 증가할수록 활성은 감소하였다. A-factor에 의해 lipase활성이 억제되므로 배양초기의 낮은 lipase활성과 관련될 것으로 보인다.
우리나라 사과나무 잎의 주요해충인 사과굴나방(Phyllonorycter ringoniella)의 발생예찰을 위한 성페로몬조성을 이해하기 위하여 그들의 인공사료 개발가능성, 생식행동, 성페로몬샘의 구조 및 성페로몬성분을 분석하였다. 사과굴나방 유충을 위한 인공사료를 다각도로 검토하였었지만 거의 돌아다닐 수 없는 1령유충에 인공사료를 어떻게 잘 공급할 수 있느냐 하는 문제와 미생물의 오염을 극복하는 문제가 중요한 과제로 나타났다. 사과굴나방 암컷들의 산란에는 사과잎 추출물이 유인효과가 좋았으며, 산란기질로 사용하는 종이의 재질에 따른 차이는 별로 없었다. 성충들의 유인 행동과 교미는 불이 켜진지 30분 이내에 가장 왕성하였으며, 우화 후 3-4일 된 성충들의 교미율이 가장 높았다. 성페로몬샘은 성충 암컷 복부의 8번째와 9번때 마디 사이에 고리 모양을 이루고 있었으며, 가스 크로마토그래피와 GC-mass spectrometry를 이용한 암컷 복부의 8번째와 9번째 마디 사이에 고리 모양을 이루고 있었으며, 가스 크로마토그래피와 GC-mass spectrometry를 이용해 암컷 복부 추출물을 분석해 본 결과 (E, Z)-4, 10-tetradecadienyl acetate가 성페로몬의 주성분으로 나타났고, 그 외에 (Z)-10-tetradecenyl acetate로 예상되는 물질이 탐지되었으나, 정확하게 확인할 수 는 없었다.
Bacillus stearothermophilus No.236 xylB 유전자가 삽입된 재조합 플라스미드 pKMG12를 가지고 있는 E. coli HB101 균주를 이용하여 B. stearothermophilus $\beta$-xylosidase B을 생산, 정제하고 효소의 일반특성을 조사하였다. Ammonuim sulfate 분획, DEAE-Sepharose CL-6B 이온 교환 크로마토그래피, Sephacryl S-200 및 Superdex 200HR 젤 크로마토그래피의 과정을 거쳐 정제하였으며 정제된 효소는 SDS-PAGE 및 zymogram 실험을 통해 $\beta$-xylosidase B의 단백질임을 확인하였다. 정제 $\beta$-xylosidase B는 반응액의 수소이온 농도와 온도에 매우 민감하며 최적 활성 pH 및 온도는 각각 pH 6.5와 $50^{\circ}C$로 결정되었다. $\beta$-Xylosidase 활성은 1 mM $Mn^{2+}$ 첨가에 의해 약 35% 활성화됨을 보였으나 $Ag^{+}$, $Cu^{2+}$ 및 $Hg^{2+}$ 등의 중금속이온의 존재하에서는 거의 완전한 저해를 나타내었다. 또한 본 효소는 비록 높지는 않으나 $\alpha$-arabinofuranosidase 활성도 가지고 있어 B. stearothermophilus No 236의 $\beta$-xylosidase A 효소 보다 최소한 arabinoxylan의 분해에 있어서 더 우수한 효소로 판단되며 o-nitrophenyl-$\beta$-D-xylopyranoside 기질에 대한 $K_{m}$ 값과 $V_{max}$ 값은 각각 6.43 mM과 $1.45\mu$mole/min 로 계산되었다. 한편, $\beta$-xylosidase B 분자량은 gel 여과법으로는 약 160 kDa, 그리고 SDS-PAGE에 의해서는 약 54 kDa로 측정되어 본 효소는 trimer의 구조를 가지고 있음을 알 수 있었다.
녹황색 세균인 Chlorobium limicola f. thiosulfatophilum NCIB 8327을 glutamate 가 질소원으로 포함된 변형 Pfennig 배지에서 배양한 다음 균체를 얻고, glutamine synthetase 효소를 초원심분리, DEAE-Sepharose CL-6B 이온교환 크로마토그래피, Sephacryl S-300 젤여과 크로마토그래피, 분취용 액체크로마토그래피의 과정을 통해 2% 수율에 46.3배의 정제배수로효소를 분리정제하였다. UV-VIS 흡수스펙트럼과 polycrylamide 젤 정기영동을 통해분리된 효소의 순수도는 확인하였다. Sephacryl S-3000 젤을 이용하여 얻은 효소의 분자량은 280 kDa 정도였으며, SDS-polyacrylamide 젤 전기영동 결과, 30 kDa 정도의 분자랴ㄹ을 갖는 단위체의 심합체로 추정된다. 이효소의 최적 온도와 pH 는 각각 $30^{\circ}C$ 와 pH 7.0 이었으나, 두기질 L-glutamine 과 hydroxylamine-HCI 에 대한 km 값은 각각 27.9 mM 과 0.92 mM 이었다. 이 효소의 활성은 alamine, glycine, tryptophan 등의 아미노산에 의해 상당한 저해를 받는 것으로 나타났으며, asparagin, lysine, leucine, valine 등에 의해서는 거의 영향을 받지 않았다.
아가로오스 분해산물은 생리활성이 우수하여 의약품 및 기능성 화장품 원료로 사용될 뿐만 아니라 바이오에탄올 생산을 위한 효모 발효용 기질로 검토되고 있어 상당한 주목을 받고 있다. 이에 따라 고성능 아가레이즈 탐색에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 본 연구팀에서는 남해안에서 신규 아가레이즈를 생산하는 미생물인 Pseudoalteromonas sp.를 분리하였다. 본 연구에서는 음이온교환수지를 이용하여 미생물 배양액으로부터 아가레이즈를 분리 정제하기 위한 크로마토그래피 조건을 최적화 하였다. 황산암모늄을 첨가하여 배양 상등액으로부터 침전된 단백질을 회수하고 이를 투석하여 조효소액을 얻었다. 음이온 교환수지인 DEAE-Sepharose 레진이 충진된 칼럼에 조효소액을 로딩하여 아가레이즈를 분리하였다. 410 ${\mu}g$의 단백질 로딩 시 흡착에 적합한 평형 pH는 7.5~8.0 이었고, 적정한 resin의 부피는 3 mL였다. 등용매 용출에서 용출액 중의 NaCl 농도가 증가함에 따라 용출되는 단백질 양이 증가하여 400 mM의 NaCl에서 최대에 달하였다. 최종적으로, NaCl 농도를 1,000 mM까지 선형적으로 증가시키며 아가레이즈를 분리하였다. Lugol 용액을 이용한 염색법으로 용리액 중의 아가레이즈의 존재를 확인하였다.
알긴산분해효소(EC 4. 2. 2. 3)를 균체외로 생산하는 새로운 방선균을 전라남도 완도의 연안토양으로부터 분리하고 이 균주를 Streptomyces sp. MET 0515라 명명하였다. 이 균주가 생산하는 균체외 알긴산분해효소를 아세톤 침전, 음이온 교환 크로마토그래피(Q-Sepharose and DEAE-Sepharose), 젤 크로마토그래피(Sephacryl S-200 HR gel filtration chromatography)를 이용하여 정제하였다. 이 효소의 최적 활성 온도과 pH는 각각 $70^{\circ}C$와 pH 7.5이고, 온도 안정성은 $0-50^{\circ}C$, pH 안정성은 pH 6.0-9.0였다. 이 효소는 $Mn^{2+}$ 이온 첨가시에는 활성이 증가하였으며 1mM $Fe^{3+}$, 1mM EDTA, 1mM $Zn^{2+}$ 이온 첨가시에는 활성이 억제되었다. 또한 이 효소는 poly-alpha 1,4-L-guluronate와 poly-beta 1,4-D-mannuronate두 종류의 기질에 대하여 활성을 나타냈다. 따라서 본 효소는 다른 미생물 기원의 효소와 비교해 볼 때 Streptomyces sp.가 생산하는 첫번째 효소로 인정되었다.
암컷 Aedes aegypti의 난성숙과장에서 새로 나타나는 malate dehydrogenase(L-malate, $NAD^+$ oxidoreductase, EC 1.11.37, MDH)를 DEAE-Sepharose, Sulphonyl-Sepharose, Cibacron 3FGA affinity chromatography를 이용하여 분리정제하여 그 특성을 조사하였다. 분자량은 70,000 dalton정도의 dimer 형태로 되어 있으며 최적 pH는 malate-oxaloacetate반응에서는 pH 9.0~9.2, oxaloacetate-malate 반응에서는 pH 9.8~10.2이었다. 정재된 MDH는 mitochondria에 위치하고 있으며 기질로서 malate에 대한 Km값의 경우 $1.29 \times 10^{-4}$ M, oxaloacetate에 대한 Km 값은 $6.58\times 10^{-4}$M, NAD에 대한 Km값은 $0.76\times 10^{-3}$ M이며 NADH에 대한 Km 값은 $3.8\times 10^{-3}$ M 을 보이고 있으며 각각의 기질에 의한 저해현상을 보이고 있었다. 기질에 대한 Km값을 부분적으로 분리한 DEAE-sepharose에 흡착된 원형질 MDH와 비교한 결과 malate에 대한 Km 이 $8.92\times 10^{-3}$으로 상당한 차이를 보이고 있었다. 또한 정제된 MDH는 cltrate, $\alpha$-ketoglutarate, ATP 등의 대사산물에 의하여 저해작용을 받았다. ATP 및 citrate에 의한 MDH 활성도 저해는 oxaloacetate-malate반응에서 보다는 malate-oxaloacetate 반응에서 덜 일어났다. Oxaloacetate-malate 반응의 경우 ATP에 의하여저해작용이 완전히 일어났으며 malate-oxaloacetate반응에서는 cltrate에 의하여 저해작용이 일어나지 않았다. 흡혈 후 생성되는 MDH는 난소에서 합성되며 흡혈 수 난소에서 18시간 때부터 활성도가 나타나 48시간 이후 최고 활성도가 유지되는데 TCA회로의 isocitrate dehydrogenase 의 경우 난소내에서의 활성도 변화가 MDH의 변화 양상과 같았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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