• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권5호
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• pp.597-604
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• 2014

$\small{D}$-Phenylglycine aminotransferase ($\small{D}$-PhgAT) from Pseudomonas stutzeri ST-201 is useful for enzymatic synthesis of enantiomerically pure $\small{D}$-phenylglycine. However, its low protein solubility prevents its application at high substrate concentration. With an aim to increase the protein solubility, the N-terminus of $\small{D}$-PhgAT was genetically fused with short peptides ($A_1$ ${\alpha}$-helix, $A_2$ ${\alpha}$-helix, and ALAL, which is a hybrid of $A_1$ and $A_2$) from a ferredoxin enzyme of a halophilic archaeon, Halobacterium salinarum. The fused enzymes $A_1$-$\small{D}$-PhgAT, $A_2$-$\small{D}$-PhgAT, and ALAL-$\small{D}$-PhgAT displayed a reduced pI and increased in solubility by 6.1-, 5.3-, and 8.1- fold in TEMP (pH 7.6) storage, respectively, and 5-, 4.5-, and 5.9-fold in CAPSO (pH 9.5) reaction buffers, respectively, compared with the wild-type enzyme (WT-$\small{D}$-PhgAT). In addition, all the fused $\small{D}$-PhgAT displayed higher enzymatic reaction rates than the WT-DPhgAT at all concentrations of L-glutamate monosodium salt used. The highest rate, $23.82{\pm}1.47$ mM/h, was that obtained from having ALAL-$\small{D}$-PhgAT reacted with 1,500 mM of the substrate. Moreover, the halophilic fusion significantly increased the tolerance of $\small{D}$-PhgAT in the presence of NaCl and KCl, being slightly in favor of KCl, where under the same condition at 3.5 M NaCl or KCl all halophilic-fused variants showed higher activity than WT-$\small{D}$-PhgAT.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.574-580
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• 2019

Group II형 샤페로닌은 단백질의 캡슐화를 유도하기 위해 열린 기질 결합 형태에서 닫힌 형태로 형태를 변화시키며, 이 때 ATP를 필요로 한다. 샤페로닌의 폴딩 유도는 ATP에 의한 샤페로닌의 구조 변화와 관련이 있는 것으로 보여진다. 본 연구에서는 Pyrococcus horikoshii OT3의 group II형 샤페로닌인 PhCpn의 ATPase 활성을 다양한 조건에서 측정하였다. PhCpn의 반응온도(37-85℃)와 ATP 농도(1.5-10 mM) 의존성을 확인한 결과, 반응 온도는 80℃에서, ATP 농도는 3 mM에서 최적 활성을 보였다. 염의 종류에 따른 ATPase의 활성을 분석한 결과, 1가 양이온은 300 mM LiCl, 2가 양이온은 5 mM MgCl₂에서 최적 활성을 나타내었다. ATP 기질에 대한 Km 값은 2.17 mM, Vmax 값은 833.3 μM/min으로 계산되었다. 이러한 결과는 의약학용 및 바이오 산업용 단백질(효소)을 장기간 활성유지하는데 PhCpn을 이용할 경우에 귀중한 기초 자료를 제공할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권6호
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• pp.694-701
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• 2017

알려진 단독배양이 가능한 원핵생물 중 최소게놈을 가지고 있는 Mycoplasma genitalium보다 보존적 유전자 수가 적은 14개 원핵생물의 유전자를 보존적 유전자 관점의 COG (Clusters of Orthologous Group of proteins)로 검토하였다. 분석대상은 M. genitalium, 초고온성 고세균으로 세포외공생을 하는 Nanoarchaeum equitans, 진정세균으로 식물의 세포내에 기생하는 병원균인 Candidatus Phytoplasma 속 4개와 식물의 수액을 섭취하는 곤충의 세포내에 공생하는 9종이었다. M. genitalium이 가진 367개의 보존적 유전자 중에서, 284개가 비교대상 다른 원핵생물과 공통이었다. M. genitalium 등 분석대상 원핵생물 모두에 보존적 유전자는 29개로, 이들은 리보솜 구성단백질 22개 등 번역관련 25개, RNA 중합효소의 소단위체 3개, 단백질 접힘관련 1개 등으로 단백질의 중요성을 알 수 있었다. 분석대상 15개 원핵생물 중 Candidatus Phytoplasma속 4개 균주 모두에만 존재하는 COG는 40개 였다. 속(genus)이 서로 다른 나머지 9개의 Candidatus는 곤충에 공생한다는 공통점이 있지만 COG0539 (Ribosomal protein S1) 하나만 공통적이었고, 이는 곤충 세포내 공생체들 사이에 보존적 유전자가 다양함을 나타내는 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 배양이 불가능한 세균의 보존적 유전자 이해에 대한 단서와 함께 아미노산, 항생제, 의약품, 유기합성 전구체 등을 효율적으로 합성하는 원핵생물의 조작에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 미생물학회지
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• 제51권1호
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• pp.68-74
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• 2015

Thermococcus pacificus P-4의 유전체 서열 분석을 통하여 예측되는 GH1 ${\beta}$-glucosidase를 암호화하는 유전자를 동정하였다. 그 유전자는 487 아미노산들을 암호화하는 1,464 bp 나타내었으며, 그 아미노산 서열은 Pyrococcus furiosus ${\beta}$-glucosidase와 77% 상동성을 나타내었다. 그 유전자는 Escherichia coli 시스템 내에서 복제 및 발현하였다. 재조합 된 단백질은 금속 친화크로마토그래피를 통하여 정제하고 특성을 분석하였다. 정제된 단백질(Tpa-Glu)은 pH 7.5와 $75^{\circ}C$에서 최적활성을 나타내었으며, 열안정성은 $90^{\circ}C$에서 약 6시간의 반감기를 보였다. Tpa-Glu는 pNP-${\beta}$-glucopyranoside, pNP-${\beta}$-galactopyranoside, pNP-${\beta}$-mannopyranoside, 그리고 pNP-${\beta}$-xylopyranoside 순으로 우수한 $k_{cat}/K_m$ 값을 나타내었다. 또한, Tpa-Glu는 ${\beta}$-1,3-linked polysaccharide (laminarin) 그리고 ${\beta}$-1,3-와 ${\beta}$-1,4-linked oligosaccharides에 대하여 exo-hydrolyzing 활성을 보였다. 본 연구는 초고온 고세균으로터 ${\beta}$-glucosidase가 exohydrolyzing 활성을 처음 확인한 것으로 이 효소는 laminarin의 당화공정에 ${\beta}$-1,3-endoglucanase와 함께 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제25권2호
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• pp.130-135
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• 2015

Pseudoalteromonas elyakovii 유래 alginate lyase 유전자(aly)를 대장균에서 발현시켰을 때, 발현된 대부분의 유전자 산물은 내포체라는 불용성 응집체 형태로 생산되었다. Alginate lyase를 가용성 및 활성형으로 생산하기 위해 Aeropyrum pernix K1 유래의 초고온성 샤페로닌 ApCpnA와 ApCpnB를 공발현 파트너로 도입하였다. aly와 ApCpnA와 ApCpnB 각각과의 공발현 결과, aly 단독발현 때의 alginate lyase 활성 10.1 unit/g-soluble protein에서 ApCpnA와의 공발현 때는 83.1 unit/g-soluble protein, ApCpnB와의 공발현 때는 100.3 unit/g-soluble protein으로 가용성 및 활성형으로의 alginate lyase 생산이 8~10배 크게 향상되었다. 다양한 배양 조건들의 조사를 통해 alginate lyase 최대 생산을 위한 조건은 다음과 같았다: 1.0 mM IPTG, $25^{\circ}C$ 배양 온도(IPTG 유도 후), ApCpnB 공발현 파트너. 이러한 공발현 시스템은 대장균에서 기능적으로 또한 의학적으로 중요한 재조합 단백질의 산업적 생산에 크게 유용하게 사용될 것이다.