The influences of culture parameters on the decolorization of anthron-type dye, Remazol brilliant blue R(RBBR) by Pleurotus ostreatus were studied in defined media. In the decolorization, 1-10 mM nutrient nitrogen and 40 mM glucose were effective whereas agitation and Tween 80 were not suitable. The decolorization occurred and the activity of extracellular peroxidase was detected during the stationary phase.
The effect of cadmium ions on ligninolytic and decolourizing activities in cultures of two white-rot fungi, Cerrena unicolor and Trametes versicolor, were examined. Cadmium was added to the shallow stationary cultures growing on a liquid mineral medium. Both examined strains sorbed Cd ions in the first 24 hr of incubation. An appreciable stimulation of the activity of extracellular laccase (LAC) and inhibition of the extracellular manganese-dependent peroxidase (MnP) were simultaneously observed when 25 mgL-1 and 50 mgL-1 of cadmium ions were added to the cultures. On the other hand, the addition of cadmium ions also resulted in stimulating the decolorization activity of C. unicolor to decolorize Remazol Brilliant Blue R (RBBR) in the cultures, but decreasing it in the culture of T. versicolor, which is compared to the inhibition of MnP activity in this fungus. Our data indicate that the presence of Cd(II) ions can affect the ligninolytic activity of white-rot fungi. It was found that C. unicolor is a strain resistant to the presence of Cd ions in the liquid culture media, and has a potential to use this strain for bioremediation of sites contaminated with both heavy metals and aromatic pollutants.
본 연구는 Remazol Brilliant Blue R (RBBR) 염료의 탈색능을 이용, 리그닌분해능이 강한 백색부후균을 선발하고, 이들 균주들의 리그닌분해효소의 활성에 미치는 inducer, 2,5-xylidine 첨가효과를 검토하였다. 20종의 공시균주 가운데 9종이 RBBR의 탈색, glucose-1 oxidase (GOD), laccase (LAC) 및 Mn-peroxidase (MnP) 등 4가지의 활성을 모두 가지고 있었으며, 비교적 활성이 높은 5종의 균주는 Phlebia radiata, Trametes versicolor, Abortiporus biennis, Gleophyllum odoratum 및 Cerrena unicolor 등으로 확인되었다. 이들 균주 가운데 LAC 활성이 매우 높은 T. versicolor, G. odoratum 및 C. unicolor에 대한 최적 생육온도, 최적 pH 및 LAC 활성에 미치는 inducer 첨가효과를 조사한 결과, T. versicolor가 $28^{\circ}C$에서, G. odoratum 및 C. unicolor는 $25^{\circ}C$에서 가장 좋은 생장을 보였으며, 모든 균주의 배양 최적 pH는 5.5로 나타났다. 공시균주 모두 2,5-xylidine 첨가에 의하여 LAC 활성의 증가를 보였는데, T. versicolor는 $22,700nkat/{\ell}$로 대조구에 대하여 11.3배, G. odoratum은 최대 활성이 $15,400nkat/{\ell}$로 9배, C. unicolor는 $17,330nkat/{\ell}$로 5.5배의 활성증가를 나타냈다.
Cho, Nam-Seok;Park, J.M.;Choi, T.H.;Matuszewska, A.;Jaszek, M.;Grzywnowicz, K.;Malarczyk, E.;Trojanowski, K.;Leonowicz, A.
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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제27권4호
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pp.72-79
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1999
The ability of several wood rotting fungi for decolorization of two anthracene derivatives, Carminic acid (CA) and Remazol brilliant blue R (RBBR), and hardwood KP bleaching liquor (BL) as well as laccase activities in these fungi were studied. The enzyme activity appeared exclusively in fungi destaining RBBR and CA, but in the case of BL, such relationship was not observed. The laccase enzyme was released into the decolorization media and its inducible (but not constitutive) forms shown destaining activity. The purified inducible forms of Kuehneromyces mutabilis and Pleurotus ostreatus laccase destained CA. Thus the possible differentiation between specificity of particular LAC forms was confirmed. In addition the nitrogen starvation induced both laccase and CA destaining activities, but the increase was higher for decolorization of CA than LAC activity. Probably LAC would be only partly responsible for decolorization of this dye. This results suggested that purified LACs decolorize CA, however its destaining activities were considerably lower than the activities on syringaldazine.
먹물버섯 Coprinus comatus를 yeast extract peptone dextrose 액체배지에서 배양하고 laccase의 생성 분비를 확인하였다. 이 때 분비된 laccase를 이온교환수지 방법과 전기영동 분획수집방법으로 순수하게 정제하였다. 정제된 효소단백질의 분자량은 SDS-PAGE로 분석하였을 때 약 67 kDa으로 나타났고 최적산도는 pH 4.3, 최적온도는 $25^{\circ}C$로 확인되었다. 기질 o-tolidine에 대한 Km 값은 0.45 mM, Vmax 값은 0.0132 OD/min/unit로 나타났다. 정제된 laccase를 사용하여 염료 RBBR과 Poly R-478의 탈색을 분석한 결과 배양 12시간 후에 RBBR은 49.3% 탈색되었고 poly R-478은 41.6% 탈색되었다.
백색부후균류가 가지는 리그닌 분해효소들은 기질특이성이 넓기 때문에 다양한 난분해성 화합물들을 분해할 수 있다. 본 실험에서는 3가지 다른 방법을 사용하여 laccase와 manganese peroxidase가 각각 도입된 아교버섯 형질전환체의 배양 상등액 효소를 고정화 효소로 만들어 대표적 염료의 하나인 Remazol Brilliant Blue R (RBBR)의 탈색을 실험하였다. 그 결과 알긴산을 효소 용액과 직접 반응하여 만든 고정화 효소에서 48시간 반응 후 약 75% 탈색을 보였다. 비록 한번 사용했던 고정화 효소를 재사용하였을 경우 탈색능이 10-15% 정도 감소되었으나 본 실험에서 제시한 방법이 리그닌 분해효소의 고정화 효소 활용에 기여할 것으로 기대한다.
리그닌 분해효소 군을 가진 백색부후균들은 다핵방향족 화합물을 포함하여 염료와 폭약 및 내분비장애 물질의 분해 등 다양한 난분해성 물질을 분해할 수 있다. 리그닌 분해효소 중 laccase와 manganese peroxidase (MnP)를 각각 발현하는 벡터를 국내에서 분리한 백색부후균류의 하나인 아교버섯(Phlebia tremellosa)에 형질전환 방법으로 도입시킨 형질전환체를 사용하여 염료의 탈색능력을 분석하였다. Methyl green의 경우 3일 후 약 50%의 탈색을 보인 야생형에 비하여 laccase 형질전환체(TF2-1)와 MnP 형질전환체(T5) 모두 90% 이상의 탈색을 보였다. Remazol brilliant blue R (RBBR)에서는 야생형이 약 67%의 탈색을 보인 반면 두 가지 형질전환체들은 약 85%의 탈색을 보였다. 각각의 형질전환체들은 laccase와 MnP의 활성 및 유전자 발현도 활발한 것으로 확인되었다.
The textile industry wastewater has been decolorized efficiently by the white rot fungus, Irpex lacteus, without adding any chemicals. The degree of the decolorization of the dye effluent by shaking or stationary cultures is 59 and 93%, respectively, on the 8th day. The higher level of manganese-dependent peroxidase (MnP) and non-specific peroxidase (NsP) was detected in stationary cultures than in the cultures shaken. Laccase activities were equivalent in both cultures and its level was not affected significantly by the culture duration. Neither lignin peroxidase (LiP) nor Remazol Brilliant Blue R oxidase (RBBR ox) was detected in both cultures. The absorbance of the dye effluent was significantly decreased by the stationary culture filtrate of 7 days in the absence of Mn (II) and veratryl alcohol. In the stationary culture filtrate, three or more additional peroxidase bands were detected by the zymogram analysis.
Coriolus hirsutus LD-1 균주의 리그닌분해효소 활성과 몇몇 염료의 탈색능을 조사하였다. 백색부후균인 LD-1 균주는 laccase(16,388.9 U/L)와 manganese- dependent peroxidase (19.81 U/L)는 생산하였으나 lignin peroxidase를 생산하지 않았다. 균주를 염료와 함께 8일간 배양했을때 염료 RBBR과 염료 BB의 탈색율은 각각 70.2%와 98%로 나타났다. Manganese-dependent peroxidase는 8일간 배양 중 효소 활성은 매우 낮은 반면 laccase는 지속적으로 생산되어 대단히 높은 활성을 나타내었다. 백색부후균인 Coriolus hirsutus LD-1에 의한 염료의 탈색은 주로 laccase에 의한 것으로 사료되었다.
본 연구에서는 백색부후균의 리그닌 분해 효소 시스템을 이용하여, 다양한 균주 중에서 목질계 바이오매스 유기용매 전처리 과정에서 발생한 리그닌(유기용매 리그닌)의 생분해에 적합한 우수 균주를 선별하고자 하였다. 우선 분양받은 15개의 백색부후균을 대상으로 shallow stationary cultur (SSC)배지와 malt extract broth (MEB)배지에 유기용매 리그닌의 첨가에 따른 Remazol Brilliant Blue R (RBBR)의 흡광도 변화를 측정하였다. RBBR 탈색능 결과, SSC 배지에서 Ceriporiopsis subvermispora, Ceriporia lacerate, Fomitopsis insularis, Phanerochaete chrysosporium, Polyporus brumalis, Stereum hirsutum 등 6종의 백색부후균에서 급격한 흡광도 변화를 나타냈다. 배양 초기에 급격한 흡광도 변화를 나타낸 6개의 백색부후균을 대상으로 균체 외 단백질 농도 및 리그닌 분해 효소 활성을 측정하였다. 선발된 6개의 균 중에서 S. hirsutum과 P. chrysosporium은 유기용매 리그닌을 첨가한 실험구에서 높은 단백질 농도가 측정되었다. 반면, 리그닌 분해 효소 활성은 F. insularis에서 배양 6일째에 manganese peroxidase (MnP) 활성이 1,545 U/mg, laccase 활성은 1,259 U/mg으로 최고 활성을 나타냈다. 결론적으로, 균체 외 단백질 농도 및 리그닌 분해 효소 활성이 전반적으로 높았던 $STH^*$와 MnP 및 laccase의 활성이 가장 높은 FOI가 유기용매 리그닌 생분해에 유리하게 작용할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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