Kim Young-Ok;Kim Han-Woo;Lee Jung-Ho;Kim Kyung-Kil;Lee Jong-Yun
Fisheries and Aquatic Sciences
/
제6권1호
/
pp.20-26
/
2003
A bacterial strain was isolated from seawater to screen for phytase activities. A colony had the highest activity and was identified as an Escherichia coli strain. Using primers derived from E. coli acid phosphatase appA sequence, we cloned a 1,495 bp DNA fragment connected with the pGEM-T vector. It was over-expressed under lac promoter combined with its native promoter in E. coli $DH5\alpha$. The expression of the phytase gene occurred during late exponential growth and the intracellular phytase production was 16.9 units/ml. The yield of recombinant phytate was 412-fold higher than that of wild type E. coli K13.
토양으로부터 phytate 분해능이 뛰어난 phytate를 생산하는 균주를 분리 동정한 결과 Escherichia coli로 동정되었고, E. coli WC7으로 명명하였다. 이 균주가 생산하는 phytase를 ammonium sulfate 침전, Phenyl-Sepharose, DEAE-Sepharose, CM-Sepharose, Resoure S, Mono S 컬럼 크로마토그래피를 이용한 분리정제를 수행하여 정제도 1,250 배, 수율 30%로 정제하였고 640 Unit/mg의 비활성을 얻었다. 또한 정제된 phytase는 SDS-PAGE에서 분자량 45kDa인 단일 subunit로 이루어진 단일효소임을 확인하였다. E. coli WC7 phytase의 최적 pH는 5.0, 최적 온도는 $60^{\circ}C$였으며, pH 2.0-12까지 안정하였다. 열안정성에서는 $60^{\circ}C$이상에서 급격한 활성의 감소를 보여 초기 활성의 20% 활성만을 나타내었다. Phytase의 N-말단 아미노산 서열은 Ser-Glu-Pro-Clu-Leu-Lys-Leu-Glu-Ser-Val-Val이었으며 이는 E. coli 유래의 pH 2.5 acid phosphatase와 아주 큰 유사성을 보였다. S. coli WC7 phytase의 유전자를 확보하기 위해 E. coli acid phosphatase의 DNA sequence를 바탕으로 한 primer들을 이용하여 PCR 클로닝을 수행하였으며 증폭된 PCR fragment를 pUC19 벡터에 클로닝 하고 DNA 염기서열을 결정하였다. 그 결과 1.2 kbp의 WC7 phytase 유전자의 ORF를 확인하였으며 432개의 아미노산으로 이루어진 분자량 44,716 Da의 단백질을 확인 할 수 있었다. 대부분의 acid phosphatase 효소들의 active site라고 추정되는 active site motif인 RHGXRXP가 N-terminal 쪽에 존재하고 있었다. pUEP를 이용하여 E. coli XL1-Blue에서 phytase를 발현시켰을 때 효소의 생산량이 17.5 U/ml로서 원균주의 23배 활성을 가졌으며,효소의 비활성 및 pH 안정성 측면에서 높은 산업적 이용가능성을 볼 때 사료첨가제 효소로의 개발을 기대할 수 있을 것이라 판단된다.
본 연구는 비육돈에 Escherichia coli phytase를 첨가 급여하여 생산성, 도체특성 및 분 내 구리와 아연 함량에 미치는 영향에 대하여 알아보기 위해 시험을 실시하였다. 3원 교잡종 비육돈 72두를 공시하였으며, 시험 개시시 체중이 65.43±0.72kg 이었고, 56일간 사양시험을 실시하였다. 시험설계는 1) CON(기초사료), 2) P5(기초사료+phytase 0.05%) 및 3) P10(기초사료 + phytase 0.1%)로 3개 처리를 하여 처리당 6반복, 반복당 4두씩 완전임의 배치하였다. 전체시험 기간 동안 사료섭취량은 phytase를 첨가한 처리구가 대조구와 비교하여 높게 나타났다(P<0.05). 시험 5주에서 건물, 질소 및 회분 소화율은 P5 처리구가 대조구 및 P10 처리구와 비교하여 유의적으로 가장 높게 나타났으며(P<0.05), 대조구가 가장 낮게 나타났다(P<0.05). 인 소화율은 phytase를 첨가한 처리구가 대조구와 비교하여 유의적으로 높게 나타났으며(P<0.05), 육의 pH는 대조구가 phytase를 첨가한 처리구와 비교하여 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 육색에 있어서 명도를 나타내는 L* 값은 P10처리구가 대조구 및 P5 처리구와 비교하여 유의적으로 가장 높게 나타났으며, 적색도를 나타내는 a* 값은 대조구가 phytase를 첨가한 처리구와 비교하여 유의적으로 가장 높게 나타났다(P<0.05). 분내 구리와 아연의 함량은 처리구간에 유의적인 차이가 없었다(P>0.05). 결론적으로, 본 시험의 결과 비육돈에 phytase의 첨가 급여는 일당사료섭취량, 영양소 소화율, 육내 pH 및 육색에 영향을 미치는 것으로 사료된다.
An Escherichia coli strain with high phytase activity was screened from pig excreta. The phytase gene, appA, was amplified by PCR technique. To obtain large amounts of appA phytase, the appA gene was subcloned into the baculovirus transfer vector pVL1393 under the control of the Polyhedrin promoter. The recombinant baculovirus harboring the appA gene was obtained after co-transfection and screening. The early $5^{th}$ instar larvae of silkworm were infected with the recombinant virus. Using this system, the appA phytase was overproduced up to 7,710 U per ml hemolymph. SDS-PAGE analysis revealed the baculovirus-derived appA phytase to be approximately 47 kDa in size. The optimal temperature and pH of the expressed phytase were $60^{\circ}C$ and pH 4.5, respectively. The enzymatic activity was increased by the presence of 1 mM $Ca^{2+}$, 1 mM $Mn^{2+}$, or $0.02\%$ Triton X-100.
The production of E. coli WC7 phytase from a recombinant E. coli strain was optimized using a statistical experimental design approach. Two-level complete factorial designs with seven variables were used for the media optimization. In the first optimization step, the influence of disodium succinate, yeast extract, $K_2HPO_4,\;NH_4H_2PO_4,\;MgSO_4$, NaCl, and trace elements on phytase production was evaluated. As a result, disodium succinate, yeast extract, $NH_4H_2PO_4$, NaCl, and the trace elements were found to have a positive influence on the phytase production, while $K_2HPO_4\;and\;MgSO_4$ had a negative influence. In the second step, the concentrations of disodium succinate and yeast extract were further optimized using central composite designs. The maximum phytase activity obtained was 234 U/ml using 15.9 g/1 disodium succinate, 20 g/1 yeast extract, 5 g/1 K_2HPO_4,\;10 g/1 NH_4H_2PO_4,\;1.5 g/1 MgSO_4$, 4 g/1 NaCl, and 1.5 m1/1 trace elements, which was about a 14-fold increase in comparison with that obtained using the basal medium.
Phytases are enzymes that can hydrolyze phytate and its salts into inositol and phosphoric acid, and have been utilized to increase the availability of nutrients in animal feed and mitigate environmental pollution. However, the enzymes' low thermostability has limited their application during the feed palletization process. In this study, a combination of B-value calculation and protein surface engineering was applied to rationally evolve the heat stability of Escherichia coli phytase. After systematic alignment and mining for homologs of the original phytase from the histidine acid phosphatase family, the two models 1DKL and 1DKQ were chosen and used to identify the B-values and spatial distribution of key amino acid residues. Consequently, thirteen potential amino acid mutation sites were obtained and categorized into six domains to construct mutant libraries. After five rounds of iterative mutation screening, the thermophilic phytase mutant P56214 was finally yielded. Compared with the wild-type, the residual enzyme activity of the mutant increased from 20% to 75% after incubation at $90^{\circ}C$ for 5 min. Compared with traditional methods, the rational engineering approach used in this study reduces the screening workload and provides a reference for future applications of phytases as green catalysts.
Two experiments were conducted to evaluate the efficacy of feeding an Escherichia coli (E. coli) derived phytase to pigs fed P deficient, corn-soybean meal diets. In Exp. 1, one hundred and twenty crossbred piglets ($9.53{\pm}0.84$ kg) were allocated to one of five treatments which consisted of four low P diets (0.61% Ca, 0.46% total P and 0.24% non-phytate P) supplemented with 0, 500, 1,000, or 20,000 FTU/kg E. coli phytase as well as a positive control formulated to be adequate in all nutrients (0.77% Ca, 0.62% total P and 0.42% non-phytate P). The treatments were applied to six pens with four pigs per pen for 28 days. In Exp. 2, ten crossbred pigs ($19.66{\pm}1.16$ kg) fitted with ileal T-cannula were used in a nutrient balance study. The pigs were assigned to treatments similar to those used in Exp. 1 in a doubly replicated $5{\pm}4$ incomplete Latin square design (5 diets with 4 periods). Each period consisted of a 5-d adjustment period followed by a 3-d total collection of feces and urine and then a 2-d collection of ileal digesta. Supplementation with phytase linearly increased (p<0.05) weight gain, feed intake, feed efficiency, bone breaking strength and fat-free dry and ash bone weight. There were linear increases (p<0.01) in the apparent ileal digestibility (AID) of DM, GE, CP, Ca, total P, inositol hexaphosphate ($IP_6$) and some AA with increasing dose of E. coli phytase. Pigs fed 20,000 FTU/kg had a greater (p<0.05) AID of IP6 (80% vs 59% or 64%, respectively) than pigs fed diets with 500 or 1,000 FTU/kg phytase. There were linear increases (p<0.05) in the total tract digestibility of Ca, total P, Na, K, Mg, and Zn as well as in the retention of Mg and Zn with increased phytase dose. The retention and utilization of Cu, and the total tract digestibility of CP and Cu quadratic increased (p<0.05) with increased phytase dose. In conclusion, supplementation of 500 FTU of phytase/kg and above effectively hydrolyzed phytate in low-P corn-soybean diets for pigs. In addition, a super dose of phytase (20,000 FTU/kg) hydrolyzed most of the IP6 and consequently further improved mineral use, protein utilization and performance.
A phytase gene was identified in a publicly available metagenome derived from subsurface groundwater, which was deduced to encode for a protein of the histidine acid phosphatase (HAP) family. The nucleotide sequence of the phytase gene was chemically synthesized and cloned, in order to further overexpress the phytase in Escherichia coli. Purified protein of the recombinant phytase demonstrated an activity for phytic acid of 298 ± 17 µmol P/min/mg, at the pH optimum of 2.0 with the temperature of 37℃. Interestingly, the pH optimum of this phytase is much lower in comparison with most HAP phytases known to date. It suggests that the phytase could possess improved adaptability to the low pH condition caused by the gastric acid in livestock and poultry stomachs.
Kim, MinJu;Ingale, Santosh Laxman;Hosseindoust, Abdolreza;Choi, YoHan;Kim, KwangYeol;Chae, ByungJo
Animal Bioscience
/
제34권8호
/
pp.1365-1374
/
2021
Objective: This study was conducted to investigate the synergistic effect of exogenous multienzyme and phytase on growth performance, nutrients digestibility, blood metabolites, intestinal microflora, and morphology in broilers fed corn-wheat-soybean meal diets. Methods: A 2×2 factorial design was used in this study. Four dietary treatments consisted of i) basal diets (corn-wheat-soybean meal based diets without multi-enzyme and phytase), ii) basal diets with phytase (0.05%), iii) basal diets with exogenous multi-enzyme (0.05%), and iv) basal diets with exogenous multi-enzyme including phytase (0.05%). A total of 480 broiler chickens (Ross 308 - one day old) were weighed and allotted to thirty-two cages (15 birds per cage), and chicks were randomly allocated to four dietary treatments. Results: The body weight gain and feed conversion rate were improved by supplementation of exogenous multi-enzyme containing phytase during the finisher period (p<0.05). The birds fed diets with exogenous multi-enzyme containing phytase had a significantly greater digestibility of dry matter, gross energy, crude protein, calcium, and phosphorus compared with birds fed non-supplemented diets (p<0.05). The chickens fed diets with exogenous multi-enzyme containing phytase showed a higher concentration of Ca and P in the serum (p<0.05). The population of Lactobacillus spp., Escherichia coli, and Clostridium were not affected in the ileum and cecum of chickens fed enzyme-supplemented diets. The dietary supplemental exogenous multi-enzyme containing phytase showed a significant improvement in villus height, crypt depth, and villus height and crypt depth ratio, compared to basal diets or dietary supplemental phytase (p<0.05). Conclusion: The supplementation of the exogenous multi-enzyme containing phytase synergistically improved the growth performance, nutrients digestibility, and villus height of the small intestine of broiler chickens fed a corn-wheat-soybean meal based diets.
Two hundred and sixteen 68-week-old Hy-Line brown laying hens were used in a 6-week feeding trial to compare the efficacy of phytases Optiphos (OPT) and Natuphos (NAT), which were isolated from Escherichia coli and Aspergillus niger, respectively. Hens were randomly allotted into six treatments with six replications (six layers in three adjacent cages) per treatment according to their initial BW. The hens were then subjected to one of the following dietary treatments: i) Positive Control (PC; available phosphorus (AP) 0.4%); ii) Negative control (NC; AP 0.2%); iii) NAT1 (NC+250 FTU/kg NAT); iv) NAT2 (NC+500 FTU/kg NAT); v) OPT1 (NC+250 FTU/kg OPT); vi) OPT2 (NC+500 FTU/kg OPT). Feed intake, egg production, egg quality, apparent nutrient digestibility and serum P and Ca concentration were evaluated to compare the effect of the two phytases. Feed intake and eggshell thickness were not affected by the treatments. Superior effects (p<0.05) of OPT were only observed in egg production and egg weight compared with NAT. Characteristics such as eggshell breaking strength, apparent digestibility of N, Ca and P and serum P concentration were equally increased with the supplementation of both phytases (p<0.05), where no significant difference was observed in those characteristics between PC and phytase supplementation at 500 FTU/kg. Equally effective improvements (p<0.05) were also observed in egg production and DM digestibility, where no improvements were observed (p<0.05) between the PC group and the groups with phytase supplementation at 500 FTU/kg. Equal increases in the serum Ca level were observed when the groups with phytase supplementation were compared to the PC group. Overall, the results of this study suggest that NAT and OPT are equally effective at liberating phytate-bound complexes when included in 0.2% available phosphorus diets for 68-week laying hens; either source of phytase can be fed to commercial 68-week laying hens at 500 FTU/kg to correct the negative effects associated with a 0.2% available phosphorus diet. In conclusion, either source of phytase can be fed to commercial first cycle laying hens at 500 FTU/kg to effectively replace inorganic phosphorus when economically justified.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.