The crude enzyme prepared from the culture supernantant of Arthrobacter sp. S37 was purified by Phenyl Toyopearl column chromatography. Six endo-inulinases were detected by activity staining on native PAGE and named Inu I to Inu VI. Endo-inulinase were further purified by DEAE cellulose column chromatography and band slicing. Inu II~VI produced mainly inulotriose (F3) and inulotetraose (F4) as well as a small amount of inulobiose (F2) and fructose in contrast to Inu I producing F3, F4 and F5 from inulin. The N-terminal amino acid sequence of native and six CNBr-cleaved fragment of Inu VI were determined. No homology was found in amino acid sequences between Inu VI and other fructan hydrolase including invertase reported.
An extracellular exoinulinase($2,1-\beta-D$ fructan fructanohydrolase, EC 3.2.1.7), which catalyzes the hydrolysis of inulin into fructose and glucose, was purified 23.5-fold by ethanol precipitation, followed by Sephadex G-100 gel permeation from a cell-free extract of Kluyveromyces marxianus YS-1. The partially purified enzyme exhibited considerable activity between pH 5 to 6, with an optimum pH of 5.5, while it remained stable(100%) for 3 h at the optimum temperature of $50^{\circ}C$. $Mn^{2+}\;and\;Ca^{2+}$ produced a 2A-fold and 1.2-fold enhancement in enzyme activity, whereas $Hg^{2+}\;and\;Ag^{2+}$ completely inhibited the inulinase. A preparation of the partially purified enzyme effectively hydrolyzed inulin, sucrose, and raffinose, yet no activity was found with starch, lactose, and maltose. The enzyme preparation was then successfully used to hydrolyze pure inulin and raw inulin from Asparagus racemosus for the preparation of a high-fructose syrup. In a batch system, the exoinulinase hydrolyzed 84.8% of the pure inulin and 86.7% of the raw Asparagus racemosus inulin, where fructose represented 43.6mg/ml and 41.3mg/ml, respectively.
청국장 발효시 생산되는 점질물에 대하여 연구하기 위하여 볏짚으로부터 점질물 생성능이 우수하고 좋은 풍미의 청국장 재조균 SB-1를 분리하여 Bacillus sp.로 동정하였다. 이들 균주들은 $42^{\circ}C$에서 48시간때에 가장 많은 점질물을 생산했으며, M.S.G.의 첨가시 점질물 및 아미노태질소와 암모니아태질소의 성분에는 큰 변화가 없었으나, Sucrose 첨가시 점질물과 아미노태질소의 생산량은 증가한 반면 암모니아태질소는 오히려 감소하였다. 점질물의 분자량은 $15,000{\sim}65,000$ 정도로 추정되었다. 점질물은 G.C.와 HPLC의 분석결과 주로 glutamate와 fructose로 구성된 것으로 나타났으며, 배지조성의 차이에 따라 다른 고분자물질이 검출되었다.
본 연구에서는 한국인 아동의 우식치아로부터 S. mutans를 분리하고, acid stress하에서 분리한 S. mutans의 유전자의 발현의 변화를 분석하고자 하였다. 치아우식증의 주요한 요소로 작용하는 치태형성에 기여하는 glucan 및 fructan 합성에 관여하는 세포내 효소인 glucosyltransferase B (gtf B), glucosyltransferase C (gtf C), glucosyltransferase D (gtf D) 및 fructosyltransferase (ftf )의 발현량의 변화를 확인한 결과, lactic acid를 처리하지 않은 control의 경우보다 16배에서 3배까지 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 산 스트레스하에서 균주의 성장속도 및 대사능력이 감소한 결과에 기인한 것으로 생각되어진다. S. mutans가 다른 구강내 미생물들과는 달리 내산성 가질 수 있는 요인으로 스트레스단백질의 발현은 매우 중요하며 따라서 앞으로의 연구에서는 스트레스 단백질을 동정하고 유전자 발현형태 및 관련대사를 밝혀내는 연구가 계속적으로 행해져야 할 것이다.
월동기간 동안 zoysiagrass[Zoysia matrella(L.) Merr]와 creeping bentgrass(Agrostis palustris Hunds)의 저온 스트레스에 대한 탄수화물 대사 반응을 구명하기 위해 11월부터 이듬해 4월까지의 식물체내의 탄수화물 대사산물의 변화를 비교 분석하였다. Creeping bentgrass의 녹색도와 뿌리 성장은 온도변화와 거의 평행하게 변화하였으나 zoysiagrass는 뿌리 성장에 거의 변화가 없이 3월 말까지 담황색을 나타냈다. 11월부터 이듬해 1월까지 zoysiagrass에서 glucose와 sucrose 함량은 크게 높았고, 1월에서 4월까지 starch를 제외한 모든 탄수화물 화합물들의 감소의 정도가 현저하게 낮았다. Reeping bentgrass에서 fructan의 depolymerization이 2월 이후 단당류와 이당류의 감소와 일치했으나 zoysiagrass에서는 starch 가수분해가 11월부터 일찍이 시작되었다. 이상의 결과들은 creeping bentgrass와 비교 했을때 zoysisagrass 뿌리의 높은 비구조적 탄수화물의 농도가 저온 내성과 밀접한 관계가 있음을 잘 나타내어 주고 있다.
To investigate C and N metabolisms in response to potassium-deficient stress during regrowth of Italian ryegrass(Lolium multiflorum L.), C and N metabolites were analyzed at day 0 (cutting date), 6, 12 and 24 days after defoliation. K-sufficient (control, +K) and K-absent (-K) nutrition solutions were applied from 7 days before defoliation, and continued for one cycle of 24 days-regrowth period. During 24 days of regrowth dry matter of regrowing shoots and remaining tissues were not significantly different between +K and -K treatment. In remaining stubble, all C compounds in both +K and -K treatment largely decreased (69% to 84% of the initial level) during the first 6 days of regrowth, and then rapidly recovered. The decline of soluble sugars and fructan in roots for the first 6 days much less in the -K medium. Amino acids, soluble and insoluble proteins in stubble also feel down during the first 6 days, thereafter actively replenished in both +K and -K treatment. The decline of nitrate in stubble prolonged to 12 days of regrowth. Initial amounts of all N compounds in roots were significantly lower in the -K medium. Higher accumulation of amino acids and soluble protein in roots in the -K medium was observed after 12 days of regrowth. In regrowing shoots, 3 all carbohydrates increased with a very similar pattern for both treatments. Nitrate was not significantly different between two treatments. Depress of soluble protein accumulation in -K medium was noteworthy after 12 days of regrowth. These results indicated that an active utilization of organic reserves occurred to support regrowth even under K deficient condition with a similar extent with K sufficient condition.
볏짚으로부터 분리한 Bacillus sp. K-1과 그 변이주 KM-21과 KM-83이 생산하는 biopolymer들의 물성학적 성질을 비교 조사하였다. 은도에 따른 biopolymer의 겉보기 점도는 온도가 높아짐에 따라 감소하였으며, $20^{\circ}C$일 때에 비해 $80^{\circ}C$일 때 KM-21 균주가 생산하는 biopolymer는 1.7배, K-1균주의 biopolymer는 2.7배, KM-83 균주의 biopolymer는 1.9배 정도로 낮은 점성을 보였다. Biopolymer 용액의 점성은 농도가 증가함에 따라 크게 증가하여 6%의 농도에서 가장 높게 나타났으며, 2%, 4%, 6% 모두 pseudoplastic특성을 나타내어 농도에 대한 의존성이 매우 높았다. 6%의 농도일 때 2%의 농도와 비교해서 전단 속도가 $93\;sec^{-1}$ 일 때 KM-21은 26배, K-1은 56배, KM-83은 28배로 모균주의 biopolymer인 K-1이 가장 높은 점성을 보었다. pH에 따른 점도 변화는 pH7.0에서 최고를 보였으며, 알칼리성 조건일 때에 비해 산성조건에서 상대적으로 낮은 값의 점성을 보였다.
DFA (Difructose anhydride)는 특유의 구조적인 안정성 때문에 당뇨병 환자를 위한 당원으로써 적합하다는 연구가 보고 되어 있다. DFA에는 4가지 type이 있는데 inulin에 의한 DFA I DFA III DFAV가 있고 levan에 의한 DFA IV가 있는 것으로 알려져 있다. 특히 DFA IV는 당뇨병 환자를 위한 당원 뿐 만 아니라 rat을 이용한 연구에서 칼슘의 흡수를 도와 준다는 보고가 있었다. 이러한 DFAIV를 생성하는 데 쓰이는 Microbacterium sp. AL-210에서 유래한 LFTase (Levan fructotransferase)의 wild-type과 mutants (D63A, D195N, N85S)의 구조적 특성을 밝히기 위해 정제하였다. LFTase의 wild-type과 mutants들을 대량 발현시킨 후 흡착 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피 그리고 젤 여과 크로마토그래피를 이용하여 고순도로 분리 정제하였으며 이를 SDS-PAGE를 통하여 확인하였다. 분리 정제된 단백질을 JNET 이차 구조 예측 프로그램, solubility 측정, CD (원 편광 이색성 분광편광계), fluorescence spectroscopy (형광분석법), DSC (시차주사열량계)를 이용하여 분석하였다. 또한 다중 정렬과 2차 구조 예측 프로그램을 이용하여 wild-type의 2차 구조를 분석하였다. Solubility 측정에서 가장 적합한 온도는 $55^{\circ}C$, 최상의 pH는 7.5로 나타났다. CD 분석에서 wild-type과 비교한 결과 다른 mutant에 비해 N85S의 $\alpha$-helix가 많이 감소한 것과 $\beta$ strand와 random coil이 증가한 것을 확인하였다. 또한 DSC 분석을 통해 wild-type이 다른 mutants에 비해 안정적인 구조를 지닌 것을 확인하였다. 형광분석에서 N85S가 wild-type과 가장 유사하게 나타났으며 D63A와 D195N은 wild-type에 비해 높은 강도를 나타내었다. 또한 wild-type의 sequence를 Exo-inulinase from Aspegillus awamori, a plant fructan 1-exohydrolase from Cichorium intybus 그리고 invertase from Thermotogo maritime (Tm)의 sequence와 다중 정렬한 결과 Exo-inulinase와 높은 identity를 보였다.
월동기간 동안 zoysiauass [Zoysia matrella (L.) Merr]와 creeping bentgrass(Agrostis palustris Hunds)의 뿌리에서 저온 스트레스에 대한 생리학적 반응을 규명하기 위해 지질과산화 정도와 효소적 항산화 반응 및 탄수화물의 변화를 조사하였다. 1월 말 Creeping bentgrass의 뿌리 고사율은 zoysiagrass 보다 약 20% 현저히 높게 나타났다. Creeping bentgrass의 뿌리 성장은 온도변화와 거의 평행하게 변화하였으나 zoysiauass는 뿌리 성장에 거의 변화가 없이 4월 말까지 유지되었다. Polyssacharide(starch+fructan)의 함량은 두 품종에서 별다른 차이는 발견되지 않았으나 zoysiagrass의 총비구조적 탄수화물이 creeping bentgrass에 비해 약 10% 높게 나타났다. Malondialdehyde(MDA)의 농도는 creeping bentgrass에서 현저히 높게 나타났다. Creeping bentgrass의 peroxidase의 활성은 zoysiagrass에 비해 약 4.2 배 높았으나 superoxide(SOD)와 catalase(CAT)의 활성은 각각 22%와 67% 낮았다. 이상의 결과들은 creeping bentgrass 보다 zoysiagrass가 월동 기간 중 저온 내성 메커니즘을 우선적으로 작동시키며 저온 스트레스에 대해 덜 민감하다는 것을 잘 나타내고 있다.
한국사람으로부터 치마우식증의 원인규능로 알려진 S. mutans를 분리, 동정하였고, 이들과 기존의 실험실균주간의 생리 및 생화학적 특성과 이들이 합성하는 다당류의 구성당을 비교하였다. 분리배지인 MS. MST와 선택배지인 MSP. MSPT. MSB 그리고 MSBT에서 모두 생장하고, mannitol dehydrogenase를 분비하는 균주 108, 110 및 120이 S. mutans로 분리, 동정되었다. 분리균주와 기존의 실험실균주간의 생리 및 생화학적 특성을 비교한 결과, 본 연구에서 분리한 3균주 모두 기존의 실험실균주와는 달리 hippuraterktnqnsgogyth를 가지고 있었다. 또한 균주 108은 lactose 발효 능력이, 균주 110은 sorbitol, lactose, inulin, melibiose, raffinose 발효능력이 , 균주 120은 inulin. raffinose 발효능력이 없는 것으로 나타나 기존의 실험 실균주와는 물론 이들 각각도 다른 생리 및 생화학적 특성을 나타내었다. 상기의 결과와 같이 분리균주 108, 110 그리고 120은 생리, 생화학적 특성 및 자당으로부터 합성되는 glucan의 양에 있어서도 기존의 실험실균주와 다르게 나타나 이들을 각각 한국형 S. mutans KHC108, KHCH10, KHC120이라 명명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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