• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권9호
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• pp.1367-1378
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• 2020

The polyphagous eri silk moth, Samia ricini, is associated with various symbiotic gut bacteria believed to provide several benefits to the host. The larvae of S. ricini were subjected to isolation of gut bacteria using culture-dependent 16S rRNA generic characterization, metagenomics analysis and qualitative enzymatic assays. Sixty culturable aerobic gut bacterial isolates comprising Firmicutes (54%) and Proteobacteria (46%); and twelve culturable facultative anaerobic bacteria comprising Proteobacteria (92%) and Firmicutes (8%) were identified inhabiting the gut of S. ricini. The results of metagenomics analysis revealed the presence of a diverse community of both culturable and un-culturable gut bacteria belonging to Proteobacteria (60%) and Firmicutes (20%) associated with seven orders. An analysis of the results of culturable isolation indicates that these bacterial isolates inhabited all the three compartments of the gut. Investigation on persistence of bacteria coupled with metagenomics analysis of the fifth instar suggested that bacteria persist in the gut across the different instar stages. In addition, enzymatic assays indicated that 48 and 75% of culturable aerobic, and 75% of anaerobic gut bacterial isolates had cellulolytic, lipolytic and nitrate reductase activities, thus suggesting that they may be involved in food digestion and nutritional provision to the host. These bacterial isolates may be good sources for profiling novel genes and biomolecules for biotechnological application.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권12호
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• pp.1905-1911
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• 2020

Homoserine dehydrogenase (HSD) catalyzes the reversible conversion of ʟ-aspartate-4-semialdehyde to ʟ-homoserine in the aspartate pathway for the biosynthesis of lysine, methionine, threonine, and isoleucine. HSD has attracted great attention for medical and industrial purposes due to its recognized application in the development of pesticides and is being utilized in the large scale production of ʟ-lysine. In this study, HSD from Bacillus subtilis (BsHSD) was overexpressed in Escherichia coli and purified to homogeneity for biochemical characterization. We examined the enzymatic activity of BsHSD for ʟ-homoserine oxidation and found that BsHSD exclusively prefers NADP+ to NAD+ and that its activity was maximal at pH 9.0 and in the presence of 0.4 M NaCl. By kinetic analysis, Km values for ʟ-homoserine and NADP+ were found to be 35.08 ± 2.91 mM and 0.39 ± 0.05 mM, respectively, and the Vmax values were 2.72 ± 0.06 μmol/min-1 mg-1 and 2.79 ± 0.11 μmol/min-1 mg-1, respectively. The apparent molecular mass determined with size-exclusion chromatography indicated that BsHSD forms a tetramer, in contrast to the previously reported dimeric HSDs from other organisms. This novel oligomeric assembly can be attributed to the additional C-terminal ACT domain of BsHSD. Thermal denaturation monitoring by circular dichroism spectroscopy was used to determine its melting temperature, which was 54.8℃. The molecular and biochemical features of BsHSD revealed in this study may lay the foundation for future studies on amino acid metabolism and its application for industrial and medical purposes.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.453-459
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• 2016

경상남도 남해군 미조면 연안으로부터 채취한 해수를 Marine agar 2216 배지에 도말하여 한천분해활성을 보이는 SH-4 균주를 분리하였다. 선택된 SH-4 균주는 16S rDNA 염기서열분석을 통해 Simiduia sp. SH-4로 명명하였다. Simiduia sp. SH-4 균주의 배양액으로부터 한천분해효소를 획득하여 한천분해활성을 측정하였다. 한천분해활성의 강도에 있어서 Simiduia sp. SH-4 유래 한천분해효소의 최고활성은 120.4 U/l로 나타났다. 한천분해활성은 30℃에서 최고치를 나타내었으며, 30℃에서의 활성을 100%로 하였을 때 20℃에서 30%, 40℃에서 75%의 상대활성을 나타내었다. 최적 pH는 pH 6.0으로 pH 6.0의 활성을 100%로 하였을 때 pH 5.0과 pH 7.0에서 각각 91%와 59%의 상대활성을 나타내었다. TLC 분석 결과, Simiduia sp. SH-4는 neoagarotetraose 및 neoagarobiose 등의 neoagarooligosaccharides를 생성하는 것으로 보아 β-agarase를 생산하는 균주로 확인되었다. 따라서 Simiduia sp. SH-4균주와 이 균주가 생산하는 β-agarase는 식품, 화장품, 의약품 산업에서 기능성소재 생산자로서 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
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• 제46권1호
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• pp.80-85
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• 2010

보리 맥아로부터 발견된 서로 다른 알파아밀라제 동질효소(AMY1, AMY2)는 80%에 달하는 높은 아미노산 서열의 상동성을 보이지만, 두 효소의 특성은 서로 달라 AMY1 효소는 낮은 농도의 칼슘 조건에서 최대 활성을 보이는 반면, AMY2 효소는 높은 칼슘이온 농도에서 높은 활성을 나타낸다. 또한 BASI (Barley ${\alpha}$-Amylase/Subtilisin Inhibitor) 단백질은 AMY2 효소만을 특이적으로 저해한다. 따라서 본 연구에서는 AMY1과 AMY2 효소의 유전자를 I, II, III의 세 부위로 나눈 후, 제한효소 처리에 의해 일부 부위를 상호 치환한 4종의 chimera 효소를 추가로 제조하고, Pichia pastoris 균주에서 대량 발현하였다. 이들 효소의 특성을 비교한 결과, 제 I 부위만이 상호치환된 AMY211 및 AMY122 효소의 경우, AMY1과 AMY2의 중간적 칼슘 의존성을 나타내었으며, BASI에 의한 저해효과는 AMY2의 제 I, II 부위를 포함하는 AMY221 효소에서만 관찰되었다. 따라서 보리 아밀라제의 제 I 부위 및 제 II 부위에 존재하는 아미노산 잔기들이 칼슘 의존성 및 BASI와의 결합에 중요한 역할을 담당하는 반면 제 III 부위는 이들 효소의 활성 차이에 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제46권3호
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• pp.234-243
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• 2018

남극해에는 산업적으로 유용한 신규 효소촉매를 생산하는 미생물들이 들어 있다. 우리는 로스해(Ross Sea)로부터 분리한 여러 저온성 박테리아를 조사하였으며, 그 중에서 지방분해 능력이 뛰어난 Croceibacter atlanticus (No. 40-F12)를 찾았다. Shotgun 클로닝 방법으로 리파아제 유전자(lipCA)를 찾았으며 Escherichia coli 균에서 LipCA 효소를 발현하였다. Spain Arreo metagenome alpha/beta hydrolase를 기준으로 LipCA 상동구조모델을 만들어서 분석한 결과, ${\alpha}/{\beta}$ hydrolase fold, Gly-X-Ser-X-Gly motif, 그리고 lid 구조를 갖고 있기 때문에 전형적인 리파아제 효소임이 밝혀졌다. Ammonium sulfate 침전법과 겔여과 크로마토그래피를 통해서 세포추출액으로부터 LipCA 효소를 순수하게 분리한 후, 최적 온도, pH, 안정성, 기질특이성, 유기용매 안정성 등의 효소특성을 규명하였다. LipCA를 cross-linked enzyme aggregate (CLEA) 방법으로 고정화하고 효소특성을 조사, 비교하였다. 고정화를 통해 온도, pH, 유기용매에 대한 안정성이 증가하였고 기질특이성의 변화는 관찰되지 않았다. $LipCA^{CLEA}$는 원심분리 방법으로 쉽게 회수되었고 4번의 재사용 후에 40% 이상의 활성이 잔재하였다. 이 논문은 C. atlanticus 리파아제의 발현, 특성규명, Cross-linked Enzyme Aggregated 고정화를 바탕으로 안정성을 높여 산업적 활용 가능성을 제시한 최초의 보고이다.

• 미생물학회지
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• 제53권3호
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• pp.208-215
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• 2017

Streptococcus pyogenes ATCC 700294 유전체로부터 cyclomaltodextrinase (SPCD)로 예상되는 유전자를 발견하였다. SPCD는 총 567개의 아미노산으로 이루어진 66.8 kDa의 효소이며, 기존에 알려진 CDase 계열 효소들과 37% 미만의 아미노산 서열 상동성을 가진다. 본 연구에서는 SPCD 유전자를 클로닝하였으며, 대장균 내에서 카복시 말단에 6개의 histidine 잔기가 결합된 dimer 형태로 발현 및 정제되었다. SPCD는 pH 7.5, $45^{\circ}C$의 반응조건에서 최대의 활성을 나타내었으며, ${\beta}$-cyclodextrin, starch, maltotriose를 기질로 반응하여 maltose를 주산물로 생성하였다. 또한 pullulan을 panose 단위로 분해하며, acarbose를 glucose와 acarviosine-glucose로 가수분해하는 CDase 계열의 효소로 확인되었다. 그러나, SPCD는 다른 효소에 비해 저분자 소당류인 ${\beta}$-cyclodextrin에 대한 활성이 매우 높고, starch 및 pullulan과 같은 고분자 기질에 대해 매우 낮은 활성을 보였다. 또한 maltotriose 분해 활성이 매우 낮은 반면 acarbose에 대해 상대적으로 높은 가수분해 활성을 가지나, 당전이 활성은 매우 낮아 다른 CDase 계열 효소들과 구별된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.26-35
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• 2014

Saccharothrix algeriensis NRRL B-24137 produces naturally different dithiolopyrrolone derivatives. The enzymatic activity of pyrrothine N-acyltransferase was determined to be responsible for the transfer of an acyl group from acyl-CoA to pyrrothine core. This activity was also reported to be responsible for the diversity of the dithiolopyrrolone derivatives. Based on this fact, nine dithiolopyrrolone derivatives were produced in vitro via the crude extract of Sa. algeriensis. Three of them have never been obtained before by natural fermentation: acetoacetyl-pyrrothine, hydroxybutyryl-pyrrothine, and dimethyl thiolutin (holomycin). Two acyltransferase activities, acetyltransferase and benzoyltransferase catalyzing the incorporation of linear and cyclic acyl groups to the pyrrothine core, respectively, were biochemically characterized in this crude extract. The first one is responsible for formation of acetyl-pyrrothine and the second for benzoyl-pyrrothine. Both enzymes were sensitive to temperature changes: For example, the loss of acetyltransferase and benzoyltransferase activity was 53% and 80% respectively after pre-incubation of crude extract for 60 min at $20^{\circ}C$. The two enzymes were more active in neutral and basal media (pH 7-10) than in the acidic one (pH 3-6). The optimum temperature and pH of acetyltransferase were $40^{\circ}C$ and 7, with a $K_m$ value of $7.9{\mu}M$ and a $V_{max}$ of $0.63{\mu}M/min$ when acetyl-CoA was used as limited substrate. Benzoyltransferase had a temperature and a pH optimum at $55^{\circ}C$and 9, a $K_m$ value of $14.7{\mu}M$, and a $V_{max}$ of $0.67{\mu}M/min$ when benzoyl-CoA was used as limited substrate.

• 한국수산과학회지
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• 제31권5호
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• pp.637-644
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• 1998

우리나라 근해에 많이 분포하고 있는 말똥성게 (sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus)의 내장으로부터 Triton X-100을 이용하여 $\beta$-galactosidase를 추출하고, $40\~80\%$ (w/v) $(NH_4)_2SO_4$, DEAE-Sephadex A-25 및 CM-Cellulose 이온교환 크로마토그래피, Con A-Sepha-rose 4B 친화성 크로마토그래피를 사용하여 분리, 정제하여 그 생화학적 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 정제된 $\beta$-galactosidase는 단일의 단백질로 이루어진 효소로 판명되었고, 효소의 정제도는 조효소에 비해 384.6배 증가하였고, 수율은 $1.26\%$이었다. 정제효소의 최적 pH와 온도는 각각 3.0 및 $50^{\circ}C$ 이었다. 효소의 활성은 $Ba^{2+}$와 같은 금속이온에 의해 촉진되었고, $Hg^{2+},\;Sn^{2+}$ 및 DFP에 의해 현저하게 저하되었으며, 당인 galactose 와 lactose에 의해 저하되어 기질 저해 효과가 나타남을 알 수 있었다. 효소의 분자량은 SDS-PAG 전기이동과 Sephadex G-150 겔여과를 실시한 결과 97 kDa로 나타났다. 합성기질인 PNPG를 사용하여 효소의 속도론적 상수를 측정한 결과 $K_m$은 15.0mM, $V_{max}$는 $\mu$mole/min$\cdot$mg$\cdot$protein으로 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권12호
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• pp.2190-2198
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• 2017

Thermoactinomyces sp. strain YT06 was isolated from poultry compost and observed to degrade integral chicken feathers completely at $60^{\circ}C$, resulting in the formation of 3.24 mg/ml of free amino acids from 50 ml of culture containing 10 g/l chicken feathers. Strain YT06 could grow and secrete keratinase using feather as the only carbon and nitrogen sources without other supplement, but complementation of 10 g/l sucrose and 4 g/l $NaNO_3$ increased the production of the keratinolytic enzyme. The maximum protease activity obtained was 110 U/ml and for keratinase was 42 U/ml. The keratinase maintained active status over a broad pH (pH 8-11) and temperature ($60-75^{\circ}C$). It was inhibited by serine protease inhibitors and most metal ions; however, it could be stimulated by $Mn^{2+}$ and the surfactant Tween-20. A reductive agent (${\beta}$-mercaptoethanol) was observed to cleave the disulfide bond of keratin and improve the access of the enzyme to the keratinaceous substrate. Zymogram analysis showed that strain YT06 primarily secreted keratinase with a molecular mass of approximately 35 kDa. The active band was assessed by MALDI-TOF mass spectrometry and was observed to be completely identical to an alkaline serine protease from Thermoactinomyces sp. Gus2-1. Thermoactinomyces sp. strain YT06 shows great potential as a novel candidate in enzymatic processing of hard-to-degrade proteins into high-value products, such as keratinous wastes.

• KSBB Journal
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• 제14권2호
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• pp.174-180
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• 1999

Cholesterol oxidase(EC.1.1.3.6)는 cholesterol을 산화 또는 이성화시키는 효소로, 혈중 cholesterol이 측정 등의 임상진단용 시약에 이용되고 있으며, 여려종류의 미생물에서 분리, 연구되어 왔다. 현재에는 농업 및 식품 등에도 응용이 기대되고 있는 매우 유용한 효소이다. 본 실힘은 토양에서 분리한 방선균으로부터 cho1esterol oxidase생산능이 우수한 균주를 선발하여 속의 동정, 효소의 생산조건 및 효소학적 특성을 조사하였다 . 본 분리균주는 배양학적, 형태학적 생리학적 특성 및 현미경 검정을 통하여 Streptomyces sp으로 동정하였다. 본 효소의 생산조건을 조사한 결괴 탄소원으로 1% soluble starch, 질소원으로 2% corn steep liquor가 효소생산에 우수하였으며, 이들 탄소원, 질소원이의 0.1% $NaNO_3$, 0.1% $KH_2PO_4$, 0.05% $MgSO_4$가 함유된 배지를 생산 최적 배지로 사용하였다. 본 효소의 특성을 검토한 결과, 최적온도와 최적pH는 각각 $37^{\circ}C$, pH 6.5~7.5이었으며. 효소와 안정성은 온도 $30-40^{\circ}C$에사 80% 이상 활성이 유지되었으며, pH 6.0~9.0의 범위까지 안정한 것으로 나타났다. 본 효소의 등전점은 multichambered electrofocusing unit를 사용하여 측정한 결과 pH 6.0-6.5인 것으로 추정되었다.