• 생명과학회지
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• 제18권11호
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• pp.1617-1624
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• 2008

키틴과 그 탈아세틸화된 형태인 키토산은 지구 상에 가장 풍부하게 존재하는 바이오매스의 하나이다. 키틴과 키토산은 항균활성, 면역증강, 중금속 흡착 등 다양한 생리활성을 보이고 있으며 식품, 의약품, 환경산업 등에서 다양하게 응용되고 있다. 이러한 키틴/키토산을 가수분해하는 효소들과 그 3차구조, 유전자들이 세균, 고세균, 진핵생물등 모든 생물종에서 보고되어 왔다. 탄수화물을 가수분해하는 효소들은 그 아미노산 서열에 따라 CAZy (Carbohydrate Active Enzymes) 데이터베이스에 분류되었는데 흥미롭게도 최근까지 키틴가수분해효소와 키토산가수분해효소들은 14개의 glycosyl hydrolase (GH) family들로 분류되어 있다(GH2, GH5, GH7, GH8, GH18, GH19, GH20, GH46, GH48, GH73, GH75, GH80, GH84, GH85). 본 총설에서는 새로운 유전자원를 찾기위한 한 방편으로서 최근에 새롭게 분류된 glycosyl hydrolase family의 분류법에 따라 각각의 GH family에 속하는 키틴/키토산가수분해효소의 종류 및 구조, 그리고 그 효소적 특징에 대하여 논하고자 한다.

• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.48-58
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• 2009

Glycosyl hydrolase(GH, EC 3.2.1.-)는 둘 또는 그 이상의 탄수화물 및 탄수화물과 비탄수화물 부분사이의 글리코시딕 결합(glycosidic bond)을 가수분해하는 효소이다. GH에 대한 새로운 분류법은 효소들의 아미노산 서열의 유사성과 구조적인 특징에 기초를 두고 있다. 본 논문에서는 CAZy 데이터베이스를 통하여 총 115종에 이르는 GHF 유전자 중에서 지렁이로부터 12종의 GHF 유전자를 동정하였다. 이 중 산업적 응용가능성이 높은 5종의 유전자(GHF2, 5, 17, 18, 20)를 선택하여 다른 동물종에서 보고된 유전자와 비교분석하였다. 그 결과 지렁이 GHF 유전자들은 동종의 다른 유전자들과 높은 아미노산서열 상동성을 나타냈으며 활성부위 등의 주요 아미노산 잔기가 잘 보존되어 있었다. 이들 유전자들은 해충방제제, 식품가공업, 의학적 치료제 및 유기성폐기물 처리 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권6호
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• pp.905-912
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• 2007

A novel ${\beta}-glucosidase$ gene, bglA, was isolated from uncultured soil bacteria and characterized. Using genomic libraries constructed from soil DNA, a gene encoding a protein that hydrolyzes a fluorogenic analog of cellulose, 4-methylumbelliferyl ${\beta}-D-cellobioside$ (MUC), was isolated using a microtiter plate assay. The gene, bglA, was sequenced using a shotgun approach, and expressed in E. coli. The deduced 55-kDa amino acid sequence for bglA showed a 56% identity with the family 1 glycosyl hydrolase Chloroflexus aurantiacus. BglA included two conserved family 1 glycosyl hydrolase regions. When using $p-nitrophenyl-{\beta}-D-glucoside$ (pNPG) as the substrate, the maximum activity of the purified ${\beta}-glucosidase$ exhibited at pH 6.5 and $55^{\circ}C$, and was enhanced in the presence of $Mn^{2+}$. The $K_m\;and\;V_{max}$ values for the purified enzyme with pNPG were 0.16 mM and $19.10{\mu}mol/min$, respectively. The purified BglA enzyme hydrolyzed both pNPG and $p-nitrophenyl-{\beta}-D-fucoside$. The enzyme also exhibited substantial glycosyl hydrolase activities with natural glycosyl substrates, such as sophorose, cellobiose, cellotriose, cellotetraose, and cellopentaose, yet low hydrolytic activities with gentiobiose, salicin, and arbutin. Moreover, BglA was able to convert the major ginsenoside $Rb_1$ into the pharmaceutically active minor ginsenoside Rd within 24 h.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.313-318
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• 2006

가정에서 제조된 된장으로부터 cellulase 생산균으로 분리된 고온성 WL-12는 형태적 특성, 생화학적 성질 및 16S rRNA의 염기서열에 근거하여 Bacillus licheniformis로 동정되었다. B. licheniformis WL-12의 cellulase 유전자를 클로닝하여 그 염기서열을 결정한 결과 cellulase 유전자(celA)는 517 아미노산으로 구성된 단백질을 코드하며 1,551 뉴클레오티드로 이루어졌다. 아미노산 잔기배열을 분석한 결과 WL-12의 cellulase는 활성영역과 cellulose 결합영역으로 구성되어 있었으며, glycosyl hydrolase (GH) family 5에 속하는 B. licheniformis, B. subtilis와 B. amyloliquefaciens의 cellulase와 높은 상동성을 보였다. 클론된 celA를 발현용 vector에 도입하여 B. subtilis에서 발현시켜 cellulase 최대생산성이 7.0 units/ml에 이르렀다.

• 한국당과학회:학술대회논문집
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• 한국당과학회 2006년도 제1회 연례학술대회
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• pp.31-31
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• 2006

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2005년도 추계학술대회 및 한일 식물생명공학 심포지엄
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• pp.371-374
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• 2005

In our previous work in transcriptional regulation of sugar, expression of genes encoding putative glycosyl hydrolases in Arabidopsis was induced by sugar starvation. They were annotated as b-galactosidase (At5g56870), ${\beta}-xylosidase$ (At5g49360) and ${\beta}-glucosidase$ (At3g60140), which belong to glycosyl hydrolase family that has a catalytic domain of polysaccharides. From the primary structure of deduced amino acid sequence, they were predicted to localize to cell wall. Further investigation of these cell wall hydrolases implicated that cell wall polysaccharides provide metabolizable sugars to nutrient allocation under sugar starvation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권5호
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• pp.776-783
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• 2018

The agarase gene gaa16a was identified from a draft genome sequence of Gilvimarinus agarilyticus JEA5, an agar-utilizing marine bacterium. Recently, three agarase-producing bacteria, G. chinensis, G. polysaccharolyticus, and G. agarilyticus, in the genus Gilvimarinus were reported. However, there have been no reports of the molecular characteristics and biochemical properties of these agarases. In this study, we analyzed the molecular characteristics and biochemical properties of agarases in Gilvimarinus. Gaa16A comprised a 1,323-bp open reading frame encoding 441 amino acids. The predicted molecular mass and isoelectric point were 49 kDa and 4.9, respectively. The amino acid sequence of Gaa16A showed features typical of glycosyl hydrolase family 16 (GH16) ${\beta}$-agarases, including a GH16 domain, carbohydrate-binding region (RICIN domain), and signal peptide. Recombinant Gaa16A (excluding the signal peptide and carbohydrate-binding region, rGaa16A) was expressed as a fused protein with maltose-binding protein at its N-terminus in Escherichia coli. rGaa16A had maximum activity at $55^{\circ}C$ and pH 7.0 and 103 U/mg of specific activity in the presence of 2.5 mM $CaCl_2$. The enzyme hydrolyzed agarose to yield neoagarotetraose as the main product. This enzyme may be useful for industrial production of functional neoagaro-oligosaccharides.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.141-146
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• 2012

Paenibacillus woosongensis의 유전체 부분 염기서열로부터 유추된 xylanase 유전자를 PCR 증폭하여 대장균에 클로닝하였다. Xylanase 유전자는 211 아미노산으로 구성된 단백질을 코드하며 633 뉴클레오티드로 이루어졌다. 아미노산 잔기배열을 분석한 결과 xylanase는 glycosyl hydrolase family 11에 속하며 Paenibacillus의 xylanase와 85-89% 상동성을 보였다. Xylanase 유전자를 T7 promoter로 과잉발현한 결과 그 발현량이 높지 않았으며, 균체내 외에서 모두 효소활성이 관찰되었다. 재조합 대장균의 균체파쇄상등액을 사용하여 효소 반응특성을 조사한 결과 pH 5.5와 $60^{\circ}C$에서 최대 반응활성을 보였다. 한편 xylanase의 기질로 xylan과 xylooligosaccharides를 사용하였을 때 xylose와 xylotriose가 주된 최종 반응산물로 관찰되었으며 xylobiose는 분해하지 못하였으나 이보다 중합도가 큰 xylooligosaccharides는 분해하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권7호
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• pp.913-922
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• 2013

An agar-degrading bacterium was isolated from red seaweed (Gelidium amansii) on a natural seawater agar plate, and identified as Saccharophagus sp. AG21. The ${\beta}$-agarase gene from Saccharophagus sp. AG21 (agy1) was screened by long and accurate (LA)-PCR. The predicted sequence has a 1,908 bp open reading frame encoding 636 amino acids (aa), and includes a glycosyl hydrolase family 16 (GH16) ${\beta}$-agarase module and two carbohydrate binding modules of family 6 (CBM6). The deduced aa sequence showed 93.7% and 84.9% similarity to ${\beta}$-agarase of Saccharophagus degradans and Microbulbifer agarilyticus, respectively. The mature agy1 was cloned and overexpressed as a His-tagged recombinant ${\beta}$-agarase (rAgy1) in Escherichia coli, and had a predicted molecular mass of 69 kDa and an isoelectric point of 4.5. rAgy1 showed optimum activity at $55^{\circ}C$ and pH 7.6, and had a specific activity of 85 U/mg. The rAgy1 activity was enhanced by $FeSO_4$ (40%), KCl (34%), and NaCl (34%), compared with the control. The newly identified rAgy1 is a ${\beta}$-agarase, which acts to degrade agarose to neoagarotetraose (NA4) and neoagarohexaose (NA6) and may be useful for applications in the cosmetics, food, bioethanol, and reagent industries.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.80-89
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• 2007

셀룰로오스 가수분해효소의 하나인 endo-${\beta}$-1,4-D-glucanase의 유전자를 지렁이 Eisenia anderi의 중장으로부터 클로닝하여 EaEG2와 EaEG3로 명명하였다. 두 유전자의 염기는 1368bp이며, 개시코돈을 포함하여 456개의 아미노산을 코딩한다. N-말단 지역의 20개 잔기들은 signal peptide이다. 두 유전자의 전체 아미노산 염기서열은 glycosyl hydrolase family 9에 속하며, 같은 종류의 셀룰로오스 가수분해효소를 분비하는 흰개미, 바퀴벌레, 가재 그리고 연체동물과 51-55%의 높은 상동성을 보였다. 지렁이의 EaEG2와 EaEG3는 가수분해활성에 중요한 세 부분이 잘 보존되어 있다. 아미노산 염기서열을 이용한 계통수 분석에서 GHF9 그룹은 절지동물, 박테리아, 식물, 환형동물 및 연체동물의 5개 그룹으로 분석되었다.