• Applied Biological Chemistry
• /
• 제48권3호
• /
• pp.189-200
• /
• 2005

생물학적 질소고정과정의 연구는 학문적으로나 산업적으로 매우 중요한 과정이다. 본 총설에서는 공업적 질소고정과 비교되는 생물학적 질소고정의 특징을 간단히 살펴보고, Azotobacter vinelandii에서 연구되고 있는 생물학적 질소고정효소의 특징을 다룬다. 생물학적 질소고정과정은 다양한 생명체에서 일어나며, 최근에는 미생물인 A. vinelandii에 그 작용 메커니즘에 관한 연구가 집중되어 있다. 공기중의 질소를 암모니아로 변환시키는 질소고정은 화학적으로 환원 반응에 해당하므로 전자의 공급이 필요하다. 생물학적 질소고정을 담당하는 질소고정효소는 촉매반응을 위해 생물학적인 환원력을 사용하여 전자를 공급받아, Fe 단백질의 $Fe_4S_4$ cluster와 MoFe 단백질의 P-cluster를 거쳐 질소 환원 반응이 일어나는 FeMo-cofactor로 전달한다. 이러한 전자전달의 과정과 수소이온의 전달 과정은 질소고정효소의 반응 메커니즘 이해에 매우 중요한 과정이며, FeMo-cofactor와 질소분자의 상호작용은 생물학적 질소고정 메커니즘의 중심에 있다. 질소고정 작용 메커니즘의 연구에는 X-선 단백질 결정학, EPR과 $M{\ddot{u}}ssbauer$ 등의 다양한 분광학적 방법과, 효소의 기질과 저해제의 상호작용을 연구하고 mutant와 비교하는 생화학적 접근방법, 그리고 FeMo-cofactor의 모델 화합물을 합성하여 연구하는 화학적 방법 등이 적용되었다. 이들 분야의 최근 연구결과를 소개하며, 마지막으로, 다양한 연구 결과에 바탕하여 새로운 질소고정효소의 작용 기작이 제안하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.28-34
• /
• 2006

현재 probiotics로 상업화되어 있는 B. coagulans IDCC 1201(상업용 명칭 : Lactobacillus sporogenes)이 acid phytase 및 $Co^{2+}$를 cofactor로 갖는 metalloenzyme 특성을 가진 phytase를 생산하고, cofactor로 사용되는 $Co^{2+}$ ion이 B. coagulans IDCC 1201 유래 phytase의 열 안정성에 기여하였다. 또한 B. coagulans IDCC 1201의 phytase 유전자 서열을 분석한 결과 B. subtilis 168 유래의 enzyme 서열과 높은 상동성을 나타내었다. 본 연구결과를 토대로 B. coagulans IDCC 1201 장내 균총의 정상화를 가져와, 질병 예방과 면역력 향상을 구현함과 동시에 가축이 곡물에 함유된 phytic acid의 섭취로 인한 항영양인자, 환경오염등의 문제점을 해결할 수 있는 사료 첨가제로써의 산업적 효용가치가 풍부할 것으로 전망된다.

• 대한약리학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.111-123
• /
• 1988

사람의 혈액으로부터 Elastase를 분리하는 새로운 방법을 개발하여 순도 높은 효소를 얻고 이 효소에 의하여 발생되어지는 질병의 예방과 치료에 응용하기 위하여 이 효소의 근본적인 성질규명을 시도하였다. 정제 방법으로는 Sephodex G-75를 이용한 1회의 액체 크로마토그라피와 HPLC을 이용한 2회의 코마토그라피를 거치는 2단계 방법을 사용하였다. 이때 얻어진 효소는 분자량이 $26,000{\sim}29,700$ 사이에 있는 3개의 다른 분자량을 가진 물질로 확인되었으며, 항체 반응에서 사람의 결구내 Elastase의 특성을 나타내었다. 함유하고 있는 미량의 금속이온을 분석한 결과 정제하는 단계에 따라 Zn 이온의 효소분자에 대한비는 증가하였으며 가장 순수한 분자내의 효소분자와 Zn 이온과의 비는 1 : 2였다. 이 효소는 chelating agent에 의하여 활성도를 잃게 되었으며, 반대로 chelating agents에 의하여 활성도를 잃고 있는 반응 medium에 그 chelaing agents의 농도를 초과하는 2가 이온 즉 Zn 이온, Ca 이온, 그리고 Mn 이온을 넣으면 그 활성도는 원상복귀되나 Mg이온에 의하여는 그 활성도가 원상회복 되지 않았다. 이 모든 성질을 종합하면 사람의 Neutrophil granule에 있는 Elastase는 지금까지 알려진 바와 같이 Serine pretense임과 동시에 metalloenzyme으로 제고되어야 한다고 제안한다. 나아가서chelating agents에 의하여 이 효소의 활성도를 조정할 수 있다는 것은 이 효소에 의하여 일어나는 질병의 치료에 응용할 수 있는 가능성도 보여준다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.551-558
• /
• 1992

Streptomyces sp. S56으로부터 endoinulase를 생산하고 정제하여 물화학적으로 성질을 조사하였다. 조효소는 DEAE-cellulose column chromatography 및 Sephadex G-200 gel filtration에 의하여 정제하였으며, 정제된 효소는 polyacrylamide gel 전기영동결과 단일 band로 나타나서 전기영동상 순수하게 분리되었다. 정제효소의 최적 pH는 5.5-6.0, 최적온도는 $50^{\circ}C$였으며, 최적 온도에서의 열안정성은 1시간 처리후 42%의 잔류활성을 보였다. 정제효소는 금속이온 중 $Mn^{2+}$에 의해서는 활성이 증가되었으나, $Ag^{+}$, $Hg^{+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Mo^{6+}$ 에 의해서는 활성이 50% 이상 감소하였다. EH한 EDTA, 8-hydroxyquinoline에 의하여 활성이 저해되는 것으로 보아 metalloenzyme인 것으로 추정되었다. 본 효소는 inulin 내부의 $\beta$-2,1 결합을 가수분해하여 fructose oligomer를 생산하는 inulase 활성만을 가지고 있었으며 invertase 및 $\alpha$-glucosidase 활성은 나타내지 않았다. Inulin에 대한 Km값은 0.287mM, $V_{max}$ $0.109{\mu}mol/min$이었다. 효소의 촉매작용에 관하여는 amino acid residue는 tryptophan로 추정되었으며 그 외에 arginine, tyrosine, lysine, methionine, histidine, cysteine 및 cystine의 chemical modification 실험결과 효소활성저해가 나타나지 않아 이들 amino acid residue는 효소작용에 직접적으로 관여하지 않는 것으로 추정되며 carboxyl기도 효소활성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제33권1호
• /
• pp.48-54
• /
• 2012

The $[Fe_4S_4]^{2+}$ clusters with 2-, 3-, and 4-pyridinemethanethiolate (S2-Pic, S3-Pic, and S4-Pic, respectively) terminal ligands have been synthesized from the ligand substitution reaction of the $(^nBu_4N)_2[Fe_4S_4Cl_4]$ (I) cluster. The new $(^nBu_4N)_2[Fe_4S_4(SR)_4]$ (R = 2-Pic; II, 3-Pic; III, 4-Pic; IV) clusters were characterized by FTIR and UV-Vis spectroscopy. Cluster II was crystallized in the monoclinic space group C2/c with a = 24.530 (5) $\AA$, b = 24.636(4) $\AA$, c = 21.762(4) $\AA$, ${\beta}=103.253(3)^{\circ}$, and Z = 8. The X-ray structure of II showed two unique 2:2 site-differentiated $[Fe_4S_4]^{2+}$ clusters due to the bidentate-mode coordination by 2-pyridinemethanethiolate ligands. Cluster III was crystallized in the same monoclinic space group C2/c with a = 26.0740(18) $\AA$, b = 23.3195(16) $\AA$, c = 22.3720(15) $\AA$, ${\beta}=100.467(2)^{\circ}$, and Z = 8. The 3-pyridinemethanethiolate ligand of III was coordinated to the $[Fe_4S_4]^{2+}$ core as a terminal mode. Cluster IV with 4-pyridinemethanethiolate ligands was found to have a similar structure to the cluster III. Fully reversible $[Fe_4S_4]^{2+}/[Fe_4S_4]^+$ redox waves were observed from all three clusters by cyclic voltammetry measurement. The electrochemical potentials for the $[Fe_4S_4]^{2+}/[Fe_4S_4]^+$ transition decreased in the order of II, III and IV, and the reduction potential changes by the ligands were explained based on the structural differences among the complexes. The complex III was reacted with sulfonium salt of $[PhMeSCH_2-p-C_6H_4CN](BF_4)$ in MeCN to test possible radical-involving reaction as a functional model of the [$Fe_4S_4$]-SAM (S-adenosylmethionine) cofactor. However, the isolated reaction products of 3-pyridinemethanethiolate-p-cyanobenzylsulfide and thioanisole suggested that the reaction followed an ionic mechanism and the products formed from the terminal ligand attack to the sulfonium.

• 생명과학회지
• /
• 제23권12호
• /
• pp.1557-1561
• /
• 2013

Carbonic anhydrase (CA)는 생물체 내에 널리 존재하는 아연(Zinc)을 함유한 금속성효소(metalloenzyme)이다. 이는 생리학적 조건에서 주로 $CO_2$의 hydration과 bicarbonate의 dehydration의 반응을 촉매하는 기능을 한다. 이러한 CA는 거의 모든 생물체 내에서 발견되고 16개 이상의 동질효소들이 포유류에서 분리되었다. 반면 포유류와 달리 포유류가 아닌 생물체, 특히 어류와 해양생물에 대한 CA와 그에 대한 동질효소에 관한 자료는 매우 제한적이다. 어류 내에서 CA는 삼투압과 산-염기 평형을 조절하는 매우 중요한 효소로 알려져 있으며, 또한 어류 내 조직 중의 하나인 아가미는 산-염기 조절, 이온 교환, 생체 내 pH 조절 등을 수행하는 부위로 알려져 있다. 실험생물인 무지개송어는 국내 해양 양식 산업 분야에 있어서 매년마다 그 생산량이 증가하는 매우 중요한 해양자원이다. 게다가 환경 독성 연구 분야에 있어서 그 실험적인 가치가 인정되어 국내 외에서 실험동물로 널리 이용되고 있는 어류이다. 아가미 조직에서 분리한 단백질에서 분자량 30 kDa, 등전점 7.0의 위치에 해당하는 특이적인 band 가 형성된 모습을 관찰할 수 있었고 이는 확인 결과 CA인 것으로 판명되었다. 또한 CA의 존재여부가 확인된 아가미 조직 내에서 세부적인 발현 위치를 파악하기 위해 진행한 면역조직화학 실험 결과 CA가 아가미의 상피세포내에 존재하는 것을 파악 할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제47권4호
• /
• pp.546-554
• /
• 2019

This study, for the first time, reports the functional expression of lipase B derived from the yeast Candida antarctica (CALB) in Corynebacterium strain using the Escherichia coli plasmid PK18. The CALB gene fragment encoding a 317-amino-acid protein was successfully obtained from the total RNA of C. antarctica. CALB was readily produced in the Corynebacterium strain without the use of induction methods described in previous studies. This demonstrated the extracellular production of CALB in the Corynebacterium strain. CALB produced in the Corynebacterium MB001 strain transformed with pEC-CALB recombinant plasmid exhibited maximum extracellular enzymatic activity and high substrate affinity. The optimal pH and temperature for the hydrolysis of 4-nitrophenyl laurate by CALB were 9.0 and 40℃, respectively. The enzyme was stable at pH 10.7 in the glycine-KOH buffer and functioned as an alkaline lipase. The CALB activity was inhibited in the presence of high concentration of Mg²⁺, which indicated that CALB is not a metalloenzyme. These properties are key for the industrial application of the enzyme.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제51권6호
• /
• pp.253-261
• /
• 2008

Isoflavone daidzein is a phytoestrogen widely distributed in Leguminosae and is especially rich in the soybean. The C6-C3 (rings B and C) unit of isoflavones is derived from the phenylpropanoid pathway and the remaining C6 (ring A) unit is from the polyketide pathway. This unique carbon skeleton is the result of isomerization of the flavone catalyzed by the isoflavone synthase, a cytochrome P450 enzyme. The isoflavones daidzein and genistein are present in the plant mostly in the glucosylated forms. However, in the human intestine, the glycosidic linkage is broken, and the free form is uptaked into blood stream. The free form is further metabolized into various reduction products to end up at the equol, which is known to have the most potent estrogenic effect among the metabolites. Several human intestinal bacteria that can convert daidzein into equol have been described, and the study into the chemistry and biochemistry of the daizein reduction would be rewarding to the improvement of the human health.

• 대한임상검사과학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.33-42
• /
• 2011

Zinc plays a key role in genetic expression, cell division, and cell growth and is essential for the functions of more than 450 metalloenzyme. There are high concentrations of zinc in pigment epithelium in bullfrog eye. Zinc deficiency causes night blindness and abnormal dark adaptation. The purpose of this study was to identify ERG (electroretinogram) b-wave sensitivity during light and dark adaptation in bullfrog retina after zinc and zinc chelators treatment such as histidine and TSQ (N-(6-methoxy-8-qunolyl)-p-toluenesulfon amide). Especially, we focused whether histidine act as a zinc chelator in the Muller cell. The results of our study are summarized as follows: 1) Both zinc and histidine elevated ERG b-wave amplitude and threshold in Muller cells by accelerating rhodopsin regeneration time and increased a-peak absorbance during light adaptation. 2) TSQ reduced those by prolonging rhodopsin regeneration time and decrement of a-peak absorbance during light adaptation. 3) Zinc shortened rhodopsin regeneration time and prolonged a-peak absorbance. These results suggested that histidine may act as a zinc-mediated transporter in presynaptic Muller cell membrane rather than zinc chelator and acts as a GABA-receptor inhibitor which blocks $Cl^-$ influx to the postsynapse.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제28권4호
• /
• pp.579-587
• /
• 2018

For biotechnological production of high-valued ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-hexyl glucoside, the catalytic properties of Hanseniaspora thailandica BC9 ${\beta}$-glucosidase purified from the periplasmic fraction were studied, and the transglycosylation activity for the production of ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-hexyl glucoside was optimized. The constitutive BC9 ${\beta}$-glucosidase exhibited maximum specific activity at pH 6.0 and $40^{\circ}C$, and the activity of BC9 ${\beta}$-glucosidase was not significantly inhibited by various metal ions. BC9 ${\beta}$-glucosidase did not show a significant activity of cellobiose hydrolysis, but the activity was rather enhanced in the presence of sucrose and medium-chain alcohols. BC9 ${\beta}$-glucosidase exhibited enhanced production of ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-hexyl glucoside in the presence of DMSO, and 62% of ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-hexyl glucoside conversion was recorded in 4 h in the presence of 5% 1-hexanol and 15% DMSO.