• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1545-1551
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• 2012

이전 연구에서 저자들이 Glycoside hydrolase family 50 (GH-50)과 GH-118 ${\beta}$-agarase들의 발현과 특성을 보고한 Agarivorans sp. JA-1 균주로부터 신규의 GH-16 ${\beta}$-agarase를 보고하고자 한다. 본 유전자는 1,362 염기쌍으로 구성되어 있으며, 453 아미노산 잔기로 구성된 49,830 Da의 단백질을 암호화한다. 본 효소는 Pseudoalteromonas sp. CY24 유래의 GH-16 ${\beta}$-agarase와 98%의 염기서열 상동성과 99%의 아미노산서열 상동성을 나타냈다. 신호서열을 제외한 429 아미노산으로 구성된 성숙단백질에 해당하는 유전자를 E. coli BL21 (DE3) 세포에서 재조합 발현시킨 후, 친화성 크로마토그래피로 효소를 정제하였다. 정제된 효소는 $40^{\circ}C$와 pH 5.0에서 67.6 U/mg의 최적 활성을 보였다. 아가로스를 기질로 한 효소분해산물의 박막크로마토그래피 분석결과, neoagarohexaose와 neoagarotetraose가 주산물로 생산되는 것을 알 수 있었다. 본 효소는 기능성 한천올리고당의 산업적 생산에 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권12호
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• pp.1692-1697
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• 2012

We report a glycoside hydrolase (GH)-118 ${\beta}$-agarase from a strain of Agarivorans, in which we previously reported recombinant expression and characterization of the GH-50 ${\beta}$-agarase. The GH comprised an open reading frame of 1,437 base pairs, which encoded a protein of 52,580 daltons consisting of 478 amino acid residues. Assessment of the entire sequence showed that the enzyme had 97% nucleotide and 99% amino acid sequence similarities to those of GH-118 ${\beta}$-agarase from Pseudoalteromonas sp. CY24, which belongs to a different order within the same class. The gene corresponding to a mature protein of 440 amino acids was inserted, recombinantly expressed in Escherichia coli, and purified to homogeneity with affinity chromatography. It had maximal activity at $35^{\circ}C$ and pH 7.0 and had 208.1 units/mg in the presence of 300 mM NaCl and 1 mM $CaCl_2$. More than 80% activity was maintained after 2 h exposure to $35^{\circ}C$; however, < 40% activity remained at $45^{\circ}C$. The enzyme hydrolyzed agarose to yield neoagarooctaose as the main product. This enzyme could be useful for industrial production of functional neoagarooligosaccharides.

• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.356-365
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• 2021

최근, 본 연구진은 담수 환경 유래 한천 분해 세균인 Cellvibrio sp KY-GH-1 (KCTC13629BP)의 전체 유전체 염기 서열을 분석하여 아가로오스를 L-AHG 및 D-갈락토오스로 가수분해시키는 아가레이즈들을 암호화하는 유전 정보를 탐색하였다. 그 결과, KY-GH-1 균주는 유전체 상의 약 77 kb 길이의 아가레이즈 유전자 클러스터 내에 9개의 β-아가레이즈 유전자들과 2개의 α-네오아가로비오스 가수분해효소(α-NABH) 유전자들을 지닌 것으로 나타났다. 이러한 유전자 정보를 바탕으로 KY-GH-1 균주가 한천을 탄소원으로 자화하기 위해 단량체인 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해시키는 공정은, 엔도형 GH16 β-아가레이즈, 엔도형 GH86 β-아가레이즈 등에 의해 개시되어 NA4, NA6, NA8 등을 생성시킨 후, 이들에 대해 엑소형 GH50 β-아가레이즈가 추가로 작용하여 NA2를 생성시키고, 이어서 GH117 α-NABH가 작용하여 생성된 NA2를 단량체 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해함으로써 종결되는 것으로 예측되었다. 대장균 발현 시스템과 PET-30a 벡터를 함께 사용하여, KY-GH-1 균주 유래의 GH50 패밀리 β-아가레이즈 유전자들(GH50A, GH50B, GH50C)과 GH117 패밀리 α-NABH 유전자들(GH117A α-NABH, GH117B α- NABH)을 발현시켜 His-태그 재조합 효소단백질들로 확보하여, 이들 효소단백질을 이용하여 효소 활성을 비교 분석한 결과, 재조합 GH50A β-아가레이즈가 세 개의 GH50A 패밀리 β-아가레이즈 동위효소들 중에서 가장 높은 엑소형 β-아가레이즈 활성을 나타내며, 또한 재조합 GH117A α-NABH가 NA2를 L-AHG와 D-갈락토오스로 강력하게 가수분해할 수 있으나 재조합 GH117B α-NABH는 NA2 가수분해 활성이 없음을 확인하였다. 연이어 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 효소 특성을 추가로 조사하였다. 아울러 이들 각 효소가 나타내는, 아가로오스를 분해하여 NA2를 생성시키는 효율성과 NA2를 분해하여 L-AHG 및 D-갈락토오스를 생성시키는 효율성을 평가하였다. 본 총설에서는, L-AHG 및 D-갈락토오스의 양산을 위한 아가로오스의 효소적 가수분해에 성공적으로 활용될 수 있을 것으로 기대되는, 담수 유래 한천 분해 세균 Cellvibrio sp. KY-GH-1 유래의 재조합 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 장점들에 대해 기술한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.235-243
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• 2019

A special eosinophilic agarase exo-type ${\beta}$-agarase gene, AgaDL6, was cloned from a marine agar-degrading bacterium, Flammeovirga sp. HQM9. The gene comprised 1,383-bp nucleotides encoding a putative agarase AgaDL6 of 461 amino acids with a calculated molecular mass of 52.8 kDa. Sequence analysis revealed a ${\beta}$-agarase domain that belongs to the glycoside hydrolase family (GH) 16 and a carbohydrate-binding module (CBM_4_9) unique to agarases. AgaDL6 was heterologously expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). Enzyme activity analysis of the purified protein showed that the optimal temperature and pH of AgaDL6 were $50^{\circ}C$ and 3.0, respectively. AgaDL6 showed thermal stability by retaining more than 98% of activity after incubation for 2 h at $50^{\circ}C$, a feature quite different from other agarases. AgaDL6 also exhibited outstanding acid stability, retaining 100% of activity after incubation for 24 h at pH 2.0 to 5.0, a property distinct from other agarases. This is the first agarase characterized to have such high acid stability. In addition, we observed no obvious stimulation or inhibition of AgaDL6 in the presence of various metal ions and denaturants. AgaDL6 is an exo-type ${\beta}$-1,4 agarase that cleaved agarose into neoagarotetraose and neoagarohexaose as the final products. These characteristics make AgaDL6 a potentially valuable enzyme in the cosmetic, food, and pharmaceutical industries.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권3호
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• pp.257-264
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• 2009

A $\beta$-agarase gene, agaB34, was functionally cloned from the genomic DNA of a marine bacterium, Agarivorans albus YKW-34. The open reading frame of agaB34 consisted of 1,362 bp encoding 453 amino acids. The deduced amino acid sequence, consisting of a typical N-terminal signal peptide followed by a catalytic domain of glycoside hydrolase family 16 (GH-16) and a carbohydrate-binding module (CBM), showed 37-86% identity to those of agarases belonging to family GH-16. The recombinant enzyme (rAgaB34) with a molecular mass of 49 kDa was produced extracellularly using Escherichia coli $DH5{\alpha}$ as a host. The purified rAgaB34 was a $\beta$-agarase yielding neoagarotetraose (NA4) as the main product. It acted on neoagarohexaose to produce NA4 and neoagarobiose, but it could not further degrade NA4. The maximal activity of rAgaB34 was observed at $30^{\circ}C$ and pH 7.0. It was stable over pH 5.0-9.0 and at temperatures up to $50^{\circ}C$. Its specific activity and $k_{cat}/K_m$ value for agarose were 242 U/mg and $1.7{\times}10^6/sM$, respectively. The activity of rAgaB34 was not affected by metal ions commonly existing in seawater. It was resistant to chelating reagents (EDTA, EGTA), reducing reagents (DTT, $\beta$-mercaptoethanol), and denaturing reagents (SDS and urea). The E. coli cell harboring the pUC18-derived agarase expression vector was able to efficiently excrete agarase into the culture medium. Hence, this expression system might be used to express secretory proteins.