• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.840-845
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• 2011

아가로오스 분해산물은 생리활성이 우수하여 의약품 및 기능성 화장품 원료로 사용될 뿐만 아니라 바이오에탄올 생산을 위한 효모 발효용 기질로 검토되고 있어 상당한 주목을 받고 있다. 이에 따라 고성능 아가레이즈 탐색에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 본 연구팀에서는 남해안에서 신규 아가레이즈를 생산하는 미생물인 Pseudoalteromonas sp.를 분리하였다. 본 연구에서는 음이온교환수지를 이용하여 미생물 배양액으로부터 아가레이즈를 분리 정제하기 위한 크로마토그래피 조건을 최적화 하였다. 황산암모늄을 첨가하여 배양 상등액으로부터 침전된 단백질을 회수하고 이를 투석하여 조효소액을 얻었다. 음이온 교환수지인 DEAE-Sepharose 레진이 충진된 칼럼에 조효소액을 로딩하여 아가레이즈를 분리하였다. 410 ${\mu}g$의 단백질 로딩 시 흡착에 적합한 평형 pH는 7.5~8.0 이었고, 적정한 resin의 부피는 3 mL였다. 등용매 용출에서 용출액 중의 NaCl 농도가 증가함에 따라 용출되는 단백질 양이 증가하여 400 mM의 NaCl에서 최대에 달하였다. 최종적으로, NaCl 농도를 1,000 mM까지 선형적으로 증가시키며 아가레이즈를 분리하였다. Lugol 용액을 이용한 염색법으로 용리액 중의 아가레이즈의 존재를 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제33권4호
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• pp.357-362
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• 2023

본 연구에서는 해양 한천분해세균 Agarivorans sp. JS-1과 해당균주의 agarase 특성을 조사하였다. 한천분해세균인 Agarivorans sp. JS-1은 경상남도 창원시 소죽도에서 채취한 해수를 이용하여 Marine agar 2216배지에서 분리하였다. 분리된 균은 16S rRNA 유전자 염기서열분석을 통하여 Agarivorans 속 세균과 99% 일치하여 Agarivorans sp. JS-1으로 명명하였다. 세포외로 분비되는 agarase는 Agarivorans sp. JS-1 균주 배양액에서 획득하였으며, 이를 이용하여 특성 조사를 하였다. Agarivorans sp. JS-1 균주의 한천분해효소는 20, 30, 35, 40, 45, 50, 55 및 60℃에서 각각 70, 74, 78, 83, 87, 100, 74, 66%의 상대활성을 나타냈으며, pH 5, 6, 7, 8에서는 91, 100, 90, 89%의 활성을 나타내었다. 세포외 agarase는 50℃에서 pH 6.0인 20 mM Tris-HCl 완충용액을 사용하였을 때 최대(207 U/l)의 활성을 보였다. 20, 30, 50℃에서 30분간 열처리하면 잔존활성이 각각 90%, 70%, 50% 이상이었다. 55℃ 이상에서는 30분 동안 열처리하면 잔존활성이 50% 미만이었다. 20, 30, 35, 40 및 45℃에서 2시간 열처리 후의 잔존활성은 각각 80, 68, 65, 63 및 57%였다. TLC 분석 결과, Agarivorans sp. JS-1 균주의 한천분해효소는 네오한천올리고당인 neoagarohexaose (20.6%), neoagarotetraose (58.5%)및 neoagarobiose (20.9%)를 생성하는 것으로 보아 β-agarase로 확인되었다. 따라서 Agarivorans sp. JS-1 가 생산하는 β-agarase는 전분노화 방지, 미백효과, 보습효과 및 세균생장 억제 등의 기능을 가지는 한천올리고당의 생산에 유용할 것으로 판단된다.

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2006년도 제47회 학술심포지움 및 추계국제학술대회
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• pp.86.1-86.1
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• 2006

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.329-336
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• 2021

Cellulophga sp. J9-3은 셀룰로스 분해능력을 갖으며, Flavobacteriaceae 과에 속하는 그람-음성 호기성 해양 세균이다. 또한, J9-3 균주는 고체 및 액체 배지에서 한천을 가수 분해 할 수 있으며, 배지에 첨가한 아가로스(agarose)에 의해 아가레이즈(agarase)의 생산이 현저하게 유도되는 특성을 보였다. Cellulophga sp. J9-3의 세포 배양액으로부터, 황산암모늄 침전 및 3 단계의 컬럼 크로마토그래피를 연속적으로 수행하여, 한 개의 agarase 단백질, AgaJ93을 순수하게 정제하였다. 정제된 AgaJ93은 아가로스에 대한 분해 활성이 가장 강하였으며, starch에 대해서도 아가로스 대비 약 22% 정도의 분해 활성을 나타냈다. AgaJ93은 아가로스를 분해하여 사이즈가 큰 올리고당 중간체를 경유하여, 최종산물로 네오아가로테트라오스와 네오아가로헥사오스까지 분해함을 확인하였으며, 이는 AgaJ93이 endo-type β-아가레이즈 임을 의미한다. AgaJ93은 pH 7.0, 35℃에서 최대 활성을 나타냈고, Co²⁺ 이온에 의해 6배 이상의 활성증가를 보였다. AgaJ93의 N-terminal sequence 분석 결과, AgaJ93은 Cellulophaga sp. W5C의 내열성 endo-type β-아가레이즈 Aga2와 82%의 상동성을 보였으나, 두 효소의 생화학적 특성이 달랐다. 따라서, AgaJ93은 기존에 보고된 β-아가레이즈 들과는 다른 신규의 아가레이즈 일 것으로 예상된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권5호
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• pp.767-772
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• 2003

Three plasmids derived from the ${\beta}-agarase$ gene (PjaA) of Pseudomonas sp. W7 were expressed in Escherichia coli AD494(DE3) pLysS with lactose as an inducer. These products corresponded to the complete (PjaA) and the two C-terminal truncated (PjaAI and PjaAII) forms of ${\beta}-agarase$. The PjaAI and the PjaAII were originated from exonuclease L treatment from PjaA by deleting 127 and 182 amino acid residues-encoded nucleic acids at 3' region, respectively. The molecular weights of the purified proteins were 71 kDa, 58 kDa, and 50 kDa on SDS-PAGE, respectively. The $K_m$ value of PjaAI was lower than that of the PjaA, and the catalytic efficiency ($k_{cat}/K_m$) of PjaAI was increased to 5 times. The enzyme of PjaAI retained more than 90% activity at $50^{\circ}C$. In contrast to the PjaAI, the remaining activity of the PjaA was only 20% at the same temperature.

• KSBB Journal
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• 제21권5호
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• pp.389-393
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• 2006

제주도 연안에서 분리 동정된 한천분해효소를 생산하는 Agarivorans sp. JA-1의 배양특성을 연구하였다. 균주가 기질로 이용하는 한천은 배지 내의 한천의 농도가 0.2%일 때 가장 효율적인 성장을 하였으며 4종의 탄소원에 대해서는 성장에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 배양시간에 따른 한천농도는 15시간 이후 모두 분해되었으며 점도의 변화도 이와 유사한 것으로 나타났다. 또한 fed-batch 배양에서 0.8 g 한천을 2회 첨가하였으며 한천을 첨가한 후 agarase생산이 증가되는 것으로 나타났다. 한천올리고당의 성분분석을 한 결과 중합도가 6인 당이 확인되었다.

• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권9호
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• pp.1237-1244
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• 2012

Agarase genes of non-marine agarolytic bacterium Cellvibrio sp. were cloned into Escherichia coli and one of the genes obtained using HindIII was sequenced. From nucleotide and putative amino acid sequences (713 aa, molecular mass; 78,771 Da) of the gene, designated as agarase AgaA, the gene was found to have closest homology to the Saccharophagus degradans (formerly, Microbulbifer degradans) 2-40 aga86 gene, belonging to glycoside hydrolase family 86 (GH86). The putative protein appears to be a non-secreted protein because of the absence of a signal sequence. The recombinant protein was purified with anion exchange and gel filtration columns after ammonium sulfate precipitation and the molecular mass (79 kDa) determined by SDS-PAGE and subsequent enzymography agreed with the estimated value, suggesting that the enzyme is monomeric. The optimal pH and temperature for enzymatic hydrolysis of agarose were 6.5 and $42.5^{\circ}C$, and the enzyme was stable under $40^{\circ}C$. LC-MS and NMR analyses revealed production of a neoagarobiose and a neoagarotetraose with a small amount of a neoagarohexaose during hydrolysis of agarose, indicating that the enzyme is a ${\beta}$-agarase.

• 생명과학회지
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• 제18권1호
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• pp.58-62
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• 2008

기능성 한천올리고당 생산에 사용할 수 있는 유전자원을 확보하기 위하여 동해안 기장 해수에서 한천분해활성을 보이는 해양유래 세균 SL-12를 분리하였으며 165 rDNA염기서열 분석으로 해양기원의 Glaciecola 속과 가장 유사한 균주임을 확인하였다. SL-12 균주가 생성하는 한천분해효소(agarase)의 최적 pH는 pH 7.0 (20 mM sodium phosphate 완충용액)이고 최적 온도는 $30^{\circ}C$로 나타났다. 분리 된 Glaciecola sp. SL-12 균주가 생산하는 한천분해효소의 분해산물에 대한 TLC 분석결과, 기능성 한천올리고당을 생산하는 ${\beta}$-agarase로 판명되어 산업적 활용 가능성이 높은 것으로 기대된다.

• 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.