Serratia marcescens ATCC 27117에서 부터 클로닝한 58KD 키티나아제 유전자를 subcloning 하여 2.6Kb DNA 삽입단편을 가진 플라스미드 pCHI26을 제조하고 대장균에서 발현과 분비를 살펴보았다. 키티니아제 유전자는 대장균에서 자신의 prmoter를 이용하여 매우 낮은 수준(<5mU/m$\ell$)으로 발현되었으며 lac promoter를 이용하는 경우 키티니아제 발현이 증가되어 약 80mU/m$\ell$가 되었다. 발현된 키티니아제는 거의 전적으로 대장균의 periplasm에 위치(약 87.8)하고 있었다. 배양시간에 따라서 세포내 키티니아제 활성을 측정해본 결과 초기정지기까지는 균체 성장과 비례해서 세포내 효소활성이 증가되었으나 정지기부터 세포내 효소활성이 급격히 줄어드는 양상을 보였다. 그러나 이 기간 동안 세포의 효소활성의 변화는 거의 없었다. 이러한 결과로 보아 periplasm에 위치한 키티나아제가 대장균의 단백분해효소에 의해서 분해되는 것으로 추정되었다.
S. marcescens QM 81466 균주는 chitin 분해 효소(1mg/Lmedium)를 선택적으로 높게 생성시킬 수 있는 균주로서, chitin을 N-acetyl-$\beta$-D-glucosam mine(NAG)으로 효소적 가수분해를 할 때 chitinase와 chitobiase의 두 가지 가수분해 효소계를 구 성시킨다. 본 연구에서는 이 균주의 chitinase/chitobiase 생성을 위한 chitin 입자크기에 대한 최적화와, 회분 발효계에서 이 균주의 세포 밀도 배양에 따른 두 효소 생성의 변화를 조사하여 NAG 생산성의 증대를 시도하였다. 아울러. chitin과 CM chitin이 chitinase/chito biase 생성비 와 NAG 생성 에 미치는 영향을 검토하였는데, CM-chitin을 colloidal 및 결정성 chitin 대신에 사용했을 때, chitinase 활성을 약 7~10U/mL 증가시켰다. 이 경우에 있어서, chitinase/chitobiase의 비는 9:1로 서 NAG의 생성량이 3.0g/L로서 높게 나타났다.
근채류식물의 근부원인이 되는 토양유래의 식물병원 성진균에 대한 생물학적 방제를 위하여 저병해인삼경작 지토양으로부터 식물근부균 Fusarium solani의 생육을 강력히 길항하는 억제세균 YPL-1을 분리, 선발하였으며 이들 동정한 결과 Pseudomonas stutzeri이거나 그 근연종으로 확인하였다. 선발된 P.stutzeri YPL-1에 의해 생산된 근부균생육억제물질은 열에 민감하고 고분자의 단백질물질로서 chitinase 및 laminarinase 등 F.solani의 외막가수분해효소인 것으로 추정된다. 더욱이 chitinase 생산능과 근부균생육억제능은 정관계로 비례한다는 것도 알았다. 이는 NTG를 이용하여 얻은 chitinase 및 laminarinase 생산불능변이주 P.stutzeri YPL-M122(chi-, lam-), P.stutzeri YPL-M153(chi-)에 의해서도 확인되었다. 그러나 본 P.stutzeri YPL-1은 siderophore를 전혀 생산하지는 못하였다. 이 결과로 미루어 보아 선발된 억제균 P.stutzeri YPL-1 균주에 의한 식물근부균 F.solani의 생육억제기작은 저분자물질인 항생물질이나 siderophore가 아닌 chitinase를 주로 하는 외막가수분해효소에 의한 근부균 F.solani의 세포벽분해에 기인된 것으로 생각된다.
A chitinase was purified from the culture supernatant of Paenibacillus illinoisensis KJA-424 by protein precipitation, DEAE-Sephadex anion-exchange chromatography, and Sephadex G-150 gel filtration. The molecular weight of the purified chitinase was 54 kDa on SDS-PAGE and activity staining. Optimal pH and temperature were pH 5.0 and 60$^{circ}$C, the presence of 10 ruM Ag$^{+}$ and Hg$^{2+}$ inhibited the activity by $92.1/%$ and $97.7/%$, and the K$_{m}$ and V$_{max}$ values were 1.12 mg chitin mrl and 1.48$\mu$mol GlcNAc min$^{-1}$, respectively. The enzyme hydrolyzed tetramer to dimer, pentamer to dimer and trimer, and hexamer to dimer, trimer and tetramer, indicating an endo-splitting mechanism. The chitinase had no hydrolytic activity toward dimer and trimer. The chitinase inhibited the mycelial growth of Rhizoctonia solani, suggesting an antifungal property.
C. militaris 균사를 콜로이달 키틴이 첨가된 액체 배지에서 배양한 후 황산암모늄 분별침전, 이온 교환 및 겔 여과 크로마토그래피를 이용하여 배양액 중의 chitianse를 분리 정제하였다. 이 효소의 최적 pH와 온도는 각각 5.5와 $35^{\circ}C$이었으며 겉보기 분자량은 48.5 kDa이었고, 그 Km 값은 0.57 mM이었다. 이 효소는 $Cu^{2+},\;Mn^{2+},\;Hg^{2+},\;Zn^{2+},\;CO_{3}^{2-},\;SO_4^{2-},\;CN^-$ 및 OCN^-$ 이온에 의하여 활성이 억제되었으나, $Mg^{2+}$ 및 $K^+$ 이온에 의하여 활성이 약간 증가되었다. 또한 효소 단백질의 아미노산 잔기와 선택적으로 반응하는 무수말레인산, 무수아세트산 및 N-bromo succinimide에 의하여 84.0% 활성이 억제되어 카르복실기를 가진 아미노산 잔기가 이 효소의 활성 부위에 중요한 역할을 함을 알았다. NAG6에 의한 기질 분해 특이성 실험을 통하여 이 효소는 endo-형태의 chitinase임을 알았다.
A bacterial strain, designated as WY22, producing extracellular chitinase was isolated from the soil around the Youngduck area, after enrichment culture in a medium containing $1{\%}$ (w/v) wet colloidal chitin as a sole carbon source. The isolate was identified as a strain of Bacillus sp. based on its morphological and physiological characteristics. It was observed that Bacillus sp. WY22 could inhibit the growth of Fusarium oxysporum with hyphal extention-inhibition assay on potato dextrose agar plate supplemented with $1{\%}$ collidal chitin. Optimum culture conditions of Bacillus sp. WY22 were examined for chitinase production in a chitin medium. High level production of chitinase was observed not only in the chitin medium but in a medium supplemented with $1{\%}$ N-glucosamine or lactose instead of chitin. The optimum concentrations of colloidal chitin and yeast extract were 3.0 and $0.5{\%}$, and the optimum culture conditions for initial pH of medium and temperature were 7.0 and $30^{\circ}C$, respectively, for the production of chitinase.
An extracellular chitinase-producing bacterial strain induced by colloidal chitin was isolated from sea sand and was identified to be a member of the genus Cytophaga. The chitinase was purified successively by 30-60% ammonium sulfate fractionation, and DEAE-Bio gel A column, Octyl-Sepharose CL-4B column, and DEAE-Bio gel A column chromatographies. The enzyme had a molecular mass of 59.75 kDa, and the amino terminal amino acid sequence was ATPNAPVISW MPTDXXLQNXS. The enzyme acted better on colloidal chitin as a substrate than on chitosan. For colloidal chitin and chitosan (Degree of Acetylation, 15-25%), $K_{cat}$ values were 0.60U/mg and 0.08U/mg, respectively. HPLC analysis of the enzymatic reaction products showed that the chitinase produced mostly N-acetyl-D-glucosarnine and di-N-acetylchitobiose. The optimum temperature and pH for the enzyme were $50^{\circ}C$ and 4.0, respectively. N-Bromosuccinimide and $Hg^{2+}$ inhibited the chitinase activity as much as 90%, and $Sb^{3+}$, diethylpyrocarbonate, and $Ag^{+}$ inhibited it by 50-70%.
식물 병원성 진균인 Rhizoctonia solani에 대한 길항능이 있는 Trichoderma 계열의 미생물 균주를 선별하였다. R. solani의 성장을 저해하는 능력이 우수한 균주를 선별하기 위하여 일차적으로 PDA 평판에서 inhibition zone을 측정하였고, 병원성 진균의 세포벽을 용해시킬 수 있는 세포외 효소인 glucanase 및 chitinase 활성을 분석하였다. 4∼5 mm 이상의 inhibition zone을 보여주었고, glucanase 및 chitinase 활성이 우수한 Trichoderma sp. UK-3와 T. viride 균주들을 선별할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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