• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권12호
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• pp.1595-1605
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• 2023

Dehydroquinate dehydratase (DHQD) catalyzes the conversion of 3-dehydroquinic acid (DHQ) into 3-dehydroshikimic acid in the mid stage of the shikimate pathway, which is essential for the biosynthesis of aromatic amino acids and folates. Here, we report two the crystal structures of type II DHQD (CgDHQD) derived from Corynebacterium glutamicum, which is a widely used industrial platform organism. We determined the structures for CgDHQD^WT with the citrate at a resolution of 1.80Å and CgDHQD^R19A with DHQ complexed forms at a resolution of 2.00 Å, respectively. The enzyme forms a homododecamer consisting of four trimers with three interfacial active sites. We identified the DHQ-binding site of CgDHQD and observed an unusual binding mode of citrate inhibitor in the site with a half-opened lid loop. A structural comparison of CgDHQD with a homolog derived from Streptomyces coelicolor revealed differences in the terminal regions, lid loop, and active site. Particularly, CgDHQD, including some Corynebacterium species, possesses a distinctive residue P105, which is not conserved in other DHQDs at the position near the 5-hydroxyl group of DHQ. Replacements of P105 with isoleucine and valine, conserved in other DHQDs, caused an approximately 70% decrease in the activity, but replacement of S103 with threonine (CgDHQD^S103T) caused a 10% increase in the activity. Our biochemical studies revealed the importance of key residues and enzyme kinetics for wild type and CgDHQD^S103T, explaining the effect of the variation. This structural and biochemical study provides valuable information for understanding the reaction efficiency that varies due to structural differences caused by the unique sequences of CgDHQD.

• 한국가금학회지
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• 제47권3호
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• pp.143-151
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• 2020

대사에너지와 조단백질 수준을 낮춘 실험사료 내에 여러 종류의 효소제를 첨가, 급여하고 성장 성적을 조사함으로써 효소제의 가치를 평가하기 위한 목적으로 본 연구를 수행하였다. 부화 직후 동일한 사양 조건과 사료 급여 조건에서 사육한 7일령 수평아리 750수를 공시하였고(5처리, 6반복, 반복당 25수), 대사에너지와 조단백질 수준을 Ross 308의 권장 수준에 유사하도록 배정합한 시판사료를 대조구로 하였고, 대사에너지를 100 kcal 낮추고, 조단백질 수준을 1.0% 저감시킨 사료에 4종의 효소제품을 각각 첨가한 실험사료 급여구(T1-T4)로 구분하였다. 21일령까지 전기사료(starter diet)를, 이후 28일령까지 후기사료(grower diet)를 급여하였다. 에너지 및 조단백질 저감 사료 내 효소제 첨가 급여 후 증체량과 사료섭취량에서는 처리간에 유의한 차이가 없었다. 사육 전 기간의 사료요구율(FCR)은 고에너지 대조구에서 유의하게 낮은 결과가 관찰되었고(P<0.001), 효소제 첨가구간에는 큰 차이를 보이지 않았다. 대조구의 1.5 kg 도달 추정 일령은 26.34일이었고, 효소제를 첨가한 처리구에서는 26.39일(T2)부터 26.84일(T4) 사이로 추정되었다. 혈액 영양지표 성분의 농도에서는 처리간에 유의한 차이가 없었다. 맹장 균총 수에서는 차이가 없었으나, 우점균 조성에서는 처리간에 차이를 관찰할 수 있었다. 공장 내용물의 점도에서는 처리간에 차이가 없었으나, 회장 내용물 점도는 T2 첨가구에서 유의하게 낮은 것으로 나타났다(P<0.05). 결론적으로 에너지와 조단백질 수준을 낮춘 실험사료 내 효소제의 첨가급여는 사료요구율을 제외한 성장 성적에 영향을 미치지 않았으며, 생리적 지표에서도 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제24권6호
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• pp.729-734
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• 2008

본 연구에서는 길경을 추출, 농축, 정제하여 crude platycodin을 얻은 후, 식품 미생물을 이용하여 길경의 배당체인 platycodin의 당 사슬 부분을 일부 가수분해하여 전환할 수 있는 방법을 모색하였다. 그리고 platycodin의 전환 전과 전환 후의 세포주를 이용한 세포 독성, 항산화 활성 및 항산화 효소 활성에 대해 비교하여 보았다. Chinese Hamster lung fibroblast인 V79-4 세포 독성실험 결과, 전환 전에 비교하여 전환 후에 더 나은 세포 생존률을 보였다. 후에 진행된 DPPH 자유기 소거능을 측정실험과 lipid peroxidation 억제능을 알아보기 위하여 malondialdehyde(MDA) 양을 측정한 결과 전환 후에서 더 높은 항산화 활성이 나타나는 결과를 보였다. 따라서, 식품이나 생약 소재 배당체의 구조를 식품 미생물을 통해 안전하게 전환시키면 그에 따라 독성, 활성 등이 변화해 새로운 성질을 가진 유도체를 만들어 낼 수 있고, 이러한 전환체는 상대적으로 높은 생리활성을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서 이상의 결과를 종합하여 보면, 식품이나 생약 소재 배당체의 구조를 식품 미생물을 통해 안전하게 비당체로 전환시키면 그에 따라 독성, 활성 등이 변화해 새로운 성질을 가진 유도체를 만들어 낼 수 있다. 본 연구에서 살펴본 platycodin의 전환 전과 전환 후의 항산화 생리활성은 대부분이 전환 후의 platycodin 활성이 높게 나타났으며, 이는 전환체가 새로운 식품 소재로서의 가능성을 시사한다고 판단된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제20권1호
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• pp.89-99
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• 2007

A Feeding trial was conducted to study the effects of three different sources and two levels of dietary gelatinized carbohydrate (GC) on nutrient utilization, growth, tissue composition and tissue enzyme activities of fingerlings of Catla catla (15.1-15.3 g). Six isocaloric (17.1-17.5 kJ/g) semi-purified diets were prepared either with rice, corn or tapioca at 40 or 50% GC each. The crude protein (CP) level used in the diet was 35% and 25% for 40% and 50% GC level, respectively to study the protein sparing effect of GC. The degree of gelatinization was higher for corn and tapioca than rice under similar cooking conditions. After a 60-d feeding trial, dry matter, carbohydrate, protein and lipid digestibility were higher in tapioca fed groups at both the levels of GC. However, the highest specific growth rate (SGR) and protein efficiency ratio (PER) were observed in the corn fed groups at 50% GC level indicating better utilization of nutrients from gelatinized corn. Feed conversion ratio (FCR) was almost similar in corn and tapioca fed groups between two levels of GC but in rice fed groups, FCR was lower in 40% GC than 50% GC level. The results indicated higher protein-sparing effect in corn and tapioca fed groups than rice fed groups. The order of gelatinized carbohydrate utilization in Catla catla fingerlings at 50% GC level was corn>tapioca>rice. At 40% GC level, corn and tapioca were comparable and more efficiently utilized than rice. In the corn fed groups, 50% GC was comparable with 40% GC level, whereas in rice and tapioca fed groups the 40% GC was better in terms of nutrient utilization. Liver glycogen content and hepatosomatic index were significantly (p<0.05) higher in those groups fed high GC (50%) irrespective of carbohydrate sources. Higher intestinal amylase and glucose-6-phosphate dehydrogenase activities were observed in higher GC fed groups than the lower GC groups. No mortality was found in any groups at any levels of GC.

• 생명과학회지
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• 제28권3호
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• pp.351-356
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• 2018

L-세린 탈수화효소(LSD)는 L-serine을 피루브산과 암모니아로 전환하는 반응을 촉매하는 iron-sulfur 함유 효소이다. 세균성 아미노산 탈수화 효소 중에서, L-serine에 대한 이들 특정 효소만이 촉매 부위에서 iron-sulfur cluster를 이용하는 것으로 보고되고 있다. 또한, 세균성 LSD는 구조적 특성과 도메인의 배열에 따라 네 가지 유형으로 분류된다. 현재까지, 이 효소들은 소수의 균주로부터 얻어진 LSD 효소에 대해서만 연구되었지만, 다양한 세균성 LSD의 촉매 메커니즘을 이해하기 위해서는 더 많은 자세한 조사가 요구된다. 본 연구에서, Mycobacterium tuberculosis H37Rv로부터 유래된 유형 II LSD (MtLSD) 단백질을 효소 동력학적 방법을 이용하여 생화학적 및 촉매적 특성을 규명하기 위해 발현 및 정제되었다. MtLSD에 대한 L-serine의 포화 곡선은 알로스테릭 협동성(allosteric cooperativity)을 나타내는 전형적인 S자형(sigmoid)의 특성을 보였다. 이때의 $K_m$과 $k_{cat}$ 값은 각각 $59.35{\pm}1.23mM$과 $18.12{\pm}0.20s^{-1}$로 계산되었다. 또한, 고정된 L-serine 농도 하에서 D-serine의 농도 대비 초속도에 대한 그래프는 비선형 쌍곡선 감쇠 형태를 보였고, $k_{cat}$ 값의 변화 없이 $30.46{\pm}5.93mM$의 겉보기 $K_i$ 값으로 D-serine에 대한 경쟁적 억제(competitive inhibition)를 나타내었다. 이들 연구는 MtLSD의 촉매 특성 및 기질 특이성에 관한 통찰력 있는 생화학적 정보를 제공한다.

• 한국축산식품학회지
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• 제37권5호
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• pp.735-742
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• 2017

This study was conducted to isolate and characterize Paenibacillus sp. MBT213 possessing ${\beta}$-glucosidase activity from raw milk, and examine the enzymatic capacity on the hydrolysis of a major ginsenoside ($Rb_1$). Strain MBT213 was found to have a high hydrolytic ability on ginsenoside $Rb_1$ by Esculin Iron Agar test. 16S rDNA analysis revealed that MBT213 was Paenibacillu sp. Crude enzyme of MBT213 strain exhibited high conversion capacity on ginsenoside $Rb_1$ into ginsenoside Rd proven by TLC and HPLC analyses. The API ZYM kit confirmed that Paenibacillu sp. MBT213 exerted higher ${\beta}$-glucosidase and ${\beta}$-galactosidase activity than other strains. Optimum pH and temperature for crude enzyme were found at 7.0 and $35^{\circ}C$ in hydrolysis of ginsenoside $Rb_1$. After 10 d of optimal reaction conditions for the crude enzyme, ginsenoside $Rb_1$ fully converted to ginsenoside Rd. Ginseng roots (20%) were fermented for 14 d, and analyzed by HPLC showed that amount of ginsenoside $Rb_1$ significantly decreased, while that of ginsenoside Rd was significantly increased. The study confirmed that the ${\beta}$-glucosidase produced by Paenibacillus sp. MBT213 can hydrolyze the major ginsenoside $Rb_1$ and convert to Rd during fermentation of the ginseng. The ${\beta}$-glucosidase activity of this novel Paenibacillus sp. MBT213 strain may be utilized in development of variety of health foods, dairy foods and pharmaceutical products.

• 대한의생명과학회지
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• 제1권1호
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• pp.37-43
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• 1995

사염화탄소에의한 간손상시 $CCl_4$대사에 xanthine oxidase(XO)가 관련되는지를 규명하기위한 일환으로 allopurinol을 흰쥐 체중 Kg당 50mg을 전처치한다음 $CCl_4$를 투여한 후 처치하여 다음과 같은 결과를 얻었다. $CCl_4$투여로 인한 간조직의 postmitochondria 분획의 XO활성은 allopurinol을 전처치하므로서 현저히 감소되었으나 투석한 경우에는 오히려 증가되었으며 type D로부터 type O로의 전환율은 감소되었다. 또한, 투석한 간조직의 XO를 반응속도적인 측면에서 관찰해 볼 때 allopurinol을 전처치후 $CCl_4$투여군이 $CCl_4$단독투여 군보다 Vmax가 크게 나타났다. $CCl_4$투여로 인한 체중당 간무게의 증가율과 혈청 alanine aminotransferase활성증가율은 allopurinol을 전처치하므로서 저하되었다. 한편 $CCl_4$투여로 인한 간조직중 aniline hydroxylase및 glucose 6 phosphatase활성 감소율은 allopurinol을 전처치하므로서 저하되었다. 이상의 실험결과를 종합하여 볼때 실험동물에 $CCl_4$와 allopurinol을 병행 투여시 allopurinol이 사염화탄소에 의한 간손상을 억제시키는 현상은 XO와 사염화탄소 대사간에 관련성이 있음을 시사해주고 있다.

• 한국가금학회지
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• 제33권3호
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• pp.239-248
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• 2006

발효가 가능한 탄수화물을 이용하거나 효소 이용 및 사료가공 등에 관한 이해를 증진시키는 길은 닭의 분중 휘발성 유가물질의 감소를 가져올 수 있다. 전분질의 소화는 가루사료를 (밀과 보리) 알곡으로 대치하게 하였다. 그러나 근위의 pH로 볼 때 사료의 종류나 형태는 연속성이 떨어진다. 펠렛으로 만든 사료는 사료 요구율이 $0\siml2%$ 증진된다. 전분질의 소화는 xylase를 첨가하였을 때 대사 에너지(ME) 가는 35% 증진 효과가 잇는 것으로 보고되었다. 전분질의 이용과 전분질이 아닌 다당류(NSP)의 이용은 전분질을 포함한 알갱이 사료의 존재 즉 비 영양소 물질(ANF)의 포함 여부에 달려 있다. 사료 생산 기술의 증가는 $33^{\circ}C$에서 만들어지는 펠렛 사료에 이용될 수 있는 건조된 상태의 효소나 액체상태의 효소 생산 기법에 달려 있다. 수용성 NSP나 arabinoxylans 또는 beta-glucan 등은 부분적으로 효소 가격이 크기로 나누어지는 정도에 따라 달라진다. 적은 크기는 수분 흡수력이 감소되어야 하는데 만약 수분 흡수력이 지나치면 소화물에 수분이 너무 많아지게 되어 분에 수분 함량이 많아지며 사료 곡물 중에 비스코시티 현상이 생겨서 계란 껍질이 지저분해진다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제23권9호
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• pp.1198-1204
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• 2010

This study was conducted to investigate the effects of dietary supplementation with multiple enzymes composed of phytase plus carbohydrolases (ROVABIO$^{(R)}$ Max, RM) on growth performance, nutritional availability and intestinal viscosity in broiler chicks. A total of one thousand, one-day-old male broiler chicks were randomly allotted into treatment groups that received one of five experimental diets for 32 days. Each group consisted of 40 birds and all experiments included five replicates. The dietary treatments included PC (a positive control diet), NC1 (65 kcal/kg, 0.15% and 0.10% less ME, available phosphorus and calcium levels, respectively, than the PC diet), NC2 (85 kcal/kg, 0.20% and 0.10% less ME, available phosphorus and calcium levels, respectively, than the PC diet), NC1+RM (NC1 plus ROVABIO$^{(R)}$ Max) and NC2+RM (NC2 plus ROVABIO$^{(R)}$ Max). The average body weights, daily body weight gains and feed conversion rates of the chicks fed a diet containing RM improved significantly or tended to improve. The treatments also had no effect on the carcass characteristics or blood parameters, but the viscosity of the intestinal contents of the chicks fed the diet containing RM was significantly lower than that of chicks in the NC without RM groups. Additionally, chicks fed the dietary RM showed increased breaking strength and ash content of the tibia when compared to chicks that received the non-RM diets. Taken together, the results of the present study indicated that the addition of multiple enzymes consisting of phytase plus NSP enzymes improved the growth performance and mineral status of the tibia in broiler chickens fed corn-wheat-soybean meal-based diets with reduced levels of nutrients. Further, these findings suggest that the improved animal performance is associated with reduced intestinal viscosity by the dietary enzyme complex.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권4호
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• pp.588-596
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• 2018

An endo-${\beta}$-1,4-glucanase gene, cel9K, was cloned using the shot-gun method from Paenibacillus sp. X4, which was isolated from alpine soil. The gene was 2,994 bp in length, encoding a protein of 997 amino acid residues with a predicted signal peptide composed of 32 amino acid residues. Cel9K was a multimodular enzyme, and the molecular mass and theoretical pI of the mature Cel9K were 103.5 kDa and 4.81, respectively. Cel9K contains the GGxxDAGD, PHHR, GAxxGG, YxDDI, and EVxxDYN motifs found in most glycoside hydrolase family 9 (GH9) members. The protein sequence showed the highest similarity (88%) with the cellulase of Bacillus sp. BP23 in comparison with the enzymes with reported properties. The enzyme was purified by chromatography using HiTrap Q, CHT-II, and HiTrap Butyl HP. Using SDS-PAGE/activity staining, the molecular mass of Cel9K was estimated to be 93 kDa, which is a truncated form produced by the proteolytic cleavage of its C-terminus. Cel9K was optimally active at pH 5.5 and $50^{\circ}C$ and showed a half-life of 59.2 min at $50^{\circ}C$. The CMCase activity was increased to more than 150% in the presence of 2 mM $Na^+$, $K^+$, and $Ba^{2+}$, but decreased significantly to less than 50% by $Mn^{2+}$ and $Co^{2+}$. The addition of Cel9K to a commercial enzyme set (Celluclast 1.5L + Novozym 188) increased the saccharification of the pretreated reed and rice straw powders by 30.4% and 15.9%, respectively. The results suggest that Cel9K can be used to enhance the enzymatic conversion of lignocellulosic biomass to reducing sugars as an additive.