Pseudomonas sp.로 동정된 토양분리균의 inulinase를 ammonium sulfate 분획, DEAE Sephadex A-50 Chromatography, Sephadex G 100 및 Sephadex G200 gel여과 등의 과정을 거쳐 정제 한 결과 inulinase PI과 PII의 두 isoenzyme으로 분리되었으며 각각 약 24배와 17배 정제되어 단일단백질로 분리되었다. PI, PII 두 isoenzyme은 다같이 sucrose, raffinose 및 levan은 분해하지 못하고 inulin만을 endo-type로 분해 절단하는 $\beta$-2,1-fructanfructano hydrolase(EC 3.2.1.7)임이 밝혀졌다. 효소활성 최적온도는 두 효소가 같은데 비해 (55$^{\circ}C$), 최적 pH는 PI이 pH5.5, PII가 pH6.0으로 약간의 차이를 보였다. Inulin에 대한 Km값은 PI ; 2$\times$$10^{-3}$M, PII : 5$\times$$10^{-3}$M로써 PI효소가 PII보다 약간 높은 친화력을 보였다.
Xanthmonas oryzae MGL21유래의 CFTase의 repeat영역을 deletion 시킨 ${\triangle}N{\triangle}C$ deletion mutant는 protein 정제결과 약 90kDa 이있으며 pH6.5, $45^{\circ}C$에서 최적 효소 반응을 하였다. 또한 Inulin과 반응시켰을 때 CFTase는 main product가 CF인데 비해 ${\triangle}N{\triangle}C$ deletion mutant는 main product가 fructooligosaccharide였다. 이러한 결과로부터 CFTase의 N말단 repeat영역과 C말단 repeat영역을 제거하였을 경우 endoinulinase와 활성이 유사하며, 유전자 크기 및 아미노산 서열도 유사함을 알 수 있었다.
Microorganism producing extracellular CFTase was isolated from soil and designated as Bacillus polymyxa MGL21. The gene encoding the CFTase (cft) from B. polymyxa MGL21 was cloned and sequenced. The ORF of the cf gene was composed of 3,999 nucleotides, encoding a protein (1,333 amino acids) with a predicted molecular mass of 149,375 Da. Sequence analysis indicated that CFTase was divided into five distinct regions. CFTase contained three regions of repeat sequences at the N-terminus and C-terminus. The endo-inulinase region of homology (ERH) of CFTase was similar to that of Pseudomonas mucidolens endo-inulinase ($50\%$ identity, 259 amino acids). Furthermore, CFTase possessed a highly conserved core region, which is considered to be functional for the hydrolysis reaction of inulin. The cft gene was expressed in a His-tagged form in Escherichia coli cells, and the His-tagged CFTase was purified to homogeneity. The optimal temperature and pH for CFTase activity were found to be $50^{\circ}C$ and 9.0, respectively. The enzyme activity was completely inhibited by 10 mM $Ag^+\;and\;Cu^2+$. Thin-layer chromatography analyses indicated that CFTase catalyzed not only the cyclization reaction ut also disproportionation and hydrolysis reactions as well.
Oligofructo당 생산에 이용될 수있는 endoinulinase 분석방법은 그 균주가 endo- 및 exoinulinase를 함께 내는 경우, 일반적인 환원당 분석법으로는 정량하기가 어려워진다. 이 실험에서는 endoinulinase만을 선택적으로 정량하기 위한 하나의 방법으로써 항체 분석법을 이용하였다. Aspergillus niger ATCC 16882 조효소액을 CM-DEAE ion exchange chromatography, pI 2.5-5에서 preparative isoelectric focusing, HPLC gel filtration을 통해 순수하게 endoinulinase에 대한 항체를 얻었다.DEAE-ion exchange 및 protein A에서 정제된 이항체는 immunoassay 한 결과, exoinulinase 가 아닌 endoinulinase와 만 특이하게 반응하였고, immuno affinity chromatography 결과들은 배양액 중의 다른 단백질과 반응하지 않음이 확인되었다. 이눌린을 유일한 탄소원으로 한 배지에서 자란 1200여개의 야생균주들로부터 배양 특성이 우수한 균주를 1차로 선별하고 이 균주들의 endoinulinase 함량을 rocket immunoassay를 통하여 조사하였다. 이 중 1개의 균주는 Novozyme의 ATCC 1688와 비교할만한 정도의 endoinulinase를 배양액 중에 분비함을 확임할 수 있었다.
토양으로부터 분리한 P. polymyxa 균주가 생산하는 CFTase의 각 repeat region의 결손 변이체를 제작하였으며 그에 따른 야생형 효소와 변이 효소의 활성변화 및 효소특성을 비교 검토하였다. 야생형 CFTase를 CFT148로, N-말단의 R1과 R3를 제거한 결손변이체 CFTase를 CFT108로, C-말단의 R4를 제거한 결손변이체는 CFT130, 모든 R 영역을 제거한 것은 CFT88로 명명하였다. 각각 정제된 재조합 단백질은 148 kDa, 108 kDa, 130 kDa, 그리고 88 kDa의 크기를 나타내었다. Inulin을 기질로 각 재조합 단백질의 활성을 검토한 결과 CFT108은 CF생성, CF분해 반응을 모두 가지고 있었으며 CFT130, CFT88의 경우에는 CF생성 활성을 나타내지 않았으며 endo-inulinae와 동일한 inulin 분해활성을 나타내었다. 따라서 N-말단의 repeat region인 R1과, R3의 역할은 균체 외로의 분비를 담당하며 C-말단의 R4영역은 CFTase의 중요 활성인 cyclization반응을 담당하고 있는 것으로 확인되었다. Repeat region의 모두 제거한 결손 변이체는 기질 inulin을 F2-F4 사이의 중합도를 가진fructooligosaccharide를 생산하는 endo-inulinase의 활성을 가지고 있었다. CFTase는 다기능 효소로 여러 domain으로 구성되어 있으며 각 domain의 결손에도 단백질의 활성을 유지하였으며, 특히 결손 변이체 CFT108은 고효율의 CF 생산이 가능하여 산업적으로 유용하게 사용될 수 있는 효소이다.
본 연구는 전보(前報)에 이어 초롱꽃과 약용작물 중에서 농가에서 재배되고 있는 도라지, 더덕, 만삼 종자의 발아(發芽) 및 유근신장(幼根伸長)에 미치는 $GA_3$ 처리방법 (농도(濃度), 침지기간(侵漬期間))과 $GA_3$ 처리 후 발아과정에서의 광질(光質) (적색광(赤色光), 백색광(白色光), 암상태(暗狀態))효과(效果)를 조사하여 이들 종(種)의 입묘율 향상에 관한 정보를 제공하고자 실시하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 평균발아율(平均發芽率)은 $GA_3$ 처리 후 발아시 암조건(暗條件)에서는 도라지, 더덕, 만삼 순으로 감소하였다. 그러나 $GA_3$ 처리 후 광질처리(光質處理)로 인하여 도라지와 만삼은 발아가 억제된 반면, 더덕은 발아율가 오히려 향상되어 공시종(供試種) 중에서 가장 높았다. 2. 암상태(暗狀態)로 수행된 $GA_3$ 처리 시험에서의 평균발아율(平均發芽率)은 무처리(無虐理)에서 0.1mM로 처리농도를 증가시킬수록 증가하였던 반면, $1{\sim}2$일간 처리하는 것에 비하여 4일간 처리할 경우 초기의 발아율은 높았으나 후기 발아율은 낮았다. 3. 공시종(供試種)의 발아 또는 유근신장에 대한 $GA_3$처리효과는 $GA_3$ 처리 후에 주어지는 광질(光質), 주로 적색광(赤色光)에 의하여 $GA_3$ 처리효과가 거의 소멸되는 것으로 나타났다. 4. $GA_3$ 처리 후 적색광(赤色光) 처리(虐理)는 도라지와 만삼의 발아를 거의 억제하였으며, 더덕의 발아를 현저히 지연시켰던 반면, 백색광(白色光) 또는 암처리(暗處理)에서의 발아율은 상호 비슷한 것으로 나타났다.zoic acid의 함양(含量)이 모두 높게 나타났으나, 삼도종은 정선종에 비하여 salicylic acid와vanillic acid의 함량이 다소 낮게 나타났다.물은 총당의 72%가 올리고당이었으며 올리고당의 주요 구성당은 F2, F3, F4의 inulo올리고당으로 총당의 $51.3{\sim}64.35$를 차지하였다. 따라서 endo-inulinase에 의한 가수분해는 효과적인 올리고당 생산방법으로 판단된다. EGTA 처리에 의한 $Ca^{2+}\;chelation$에 의해서 마이크로솜 내부의 $Ca^{2+}$ 농도가 감소되었을 때, ATPase 활성은 증가하였다. 위의 조건에서 실제 마이크로솜 내부로의 $Ca^{2+}$ 유입 여부는 $‘Ca^{2+}’$를 이용하여 확인하였다. 이상의 결과는 마이크로솜 막에 위치한 ATPase의 내부 및 외부에 $Ca^{2+}$에 의한 효소활성 조절부위가 각각존재함을 시사한다. $10{\sim}11.99\;ppm$, 14품종(21.5%)이 $12{\sim}13.99\;ppm$, 9품종(13.8%)이 $14{\sim}15.99\;ppm$, 10품종(15.4%)이 $16{\sim}17.99\;ppm$, 4품종(6.2%)이 $18{\sim}19.99\;ppm$, 5품종(7.7%)이 $20{\sim}29.99\;ppm$, 3품종(4.6%)이 30 ppm 이상이었다. 전반적으로 일본에서 육성된 품종이 구미에서 육성되어 보급되고 있는 품종들에 비해 total terpenoids 함량이 낮은 편이었다.이 크므로 고혈압 환자를 대상으로 한 추후 연구를
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[게시일 2004년 10월 1일]
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