한국산 흰구름버섯(Trametes hirsuta S1)로부터 배지 내로 분비된 laccase를 ultrafiltration과 anion exchange chromatography, adsorption chromatography를 이용하여 분리 정제하고 정제된 효소의 특성을 조사하였다. Laccase는 균주의 일차 대사 과정에서 주로 생산되는 세포의 페놀 산화효소였다. 흰구름버섯을 기본 배지에서 배양하였을 때 생장은 배양 6일까지 급속히 이루어졌고, laccase의 활성은 배양 5일에 최대활성을 나타냈으며 배양액에서 LiP와 VAO의 활성은 측정되지 않았다. Laccase의 생산에 미치는 유도원의 영향을 조사하기 위하여 배양 중인 흰구름버섯에 몇몇 유도원을 첨가한 결과, 2,5-xylidine은 대조구에 비하여 laccase의 생산을 약4배 증가 시켰다. 정제된 laccase는 SDS 젤 전기영동에서 대략 66 kDa의 분자량을 가지는 단일 폴리펩타이드(single polypeptide)였고, 탄수화물 함량은 12%였다. 정제된 laccase의 $K_m$과 $V_{max}$를 ABTS[2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazo line-6-sulfonic acid)]를 기질로 사용하여 조사한 결과 각각 $51.2\;{\mu}M$과 $56.8\;{\mu}mole{\cdot}min^1{\cdot}mg^{-1}$로 측정되었다. Laccase 활성의 최적 pH는 3.0이며, 이 효소는 $50^{\circ}C$ 미만에서 1시간 동안 처리하였을 때 안정적이었고 $70^{\circ}C$에서 20분간 처리하였을 때 효소의 활성이 반감되었다. Laccase의 분광학적 특성을 조사한 결과 구리를 포함하는 단백질로 나타났다. 일반적으로 알려진 laccase의 기질들에 대한 특이성을 조사한 결과, 5 mM ABTS에서 가장 높은 활성을 나타내었으며 tyrosine에서는 laccase의 활성이 나타나지 않았다. 저해제의 영향을 조사한 결과, 일반적으로 구리를 포함하는 단백질의 저해제인 $NaN_3$, TGA, DDC를 일정 농도로 처리한 실험구에서는 효소의 활성이 완전하게 억제되었으며, EDTA 처리구에서는 효소의 활성이 억제되지 않았다. 한국산 흰구름버섯 S1 균주로부터 생산되는 laccase의 N-말단의 아미노산의 서열은 Coriolus hirsutus의 laccase와 100%의 상동성을 나타냈고, T. versicolor의 laccase I과는 68%의 상동성을 나타냈다.
Acridine은 fungal laccase의 기질이 아님에도 불구하고 acridine을 Pycnoporus cinnabarinus SCH-3 배양액에 첨가했을 때 acridone으로 산화되었다. P. cinnabarinus SCH-3균주는 배양 중에 다량의 laccase와 3-hydroxyanthranilic acid (3-HAA)와 cinnabarinic acid (CA)를 생성했다. 정제된 laccase와 acridine을 완충용액에서 직접 반응시켰을 때 acridine은 변화되지 않았다. 그러나 laccase의 기질인 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS)나 3-HAA를 laccase와 acridine 혼합액에 첨가했을 경우에는 acridine이 acridone으로 산화되었다. 특히 ABTS 첨가구는 3-HAA 첨가구보다 acridine 산화율이 2배 이상 높았다. 한편 정제된 laccase와 3-HAA를 완충액에서 반응시켰을 때 3-HAA는 CA로 전환되었다. 이와 같은 실험결과들은 P. cinnabarinus SCH-3의 laccase가 배양중에 생산된 3-HAA를 매개체로 사용하여 acridine을 acridone으로 산화하고 CA는 laccase에 의하여 3-HAA로부터 합성됨을 나타낸다.
Ginalska, Grazyna;Cho, Nam-Seok;Lobarzewski, Jerzy;Piccolo, Alessandro;Leonowicz, Andrzej
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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제29권3호
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pp.104-111
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2001
There are some evidence that active enzymatic proteins, e.g. fungal laccase, exist in the naturally occured soil humus. This study was performed to investigate the covalent binding of fungal laccase to the humic acid-iron complex, and to measure laccase activity of immobilized ones. Seven methods were adopted to form the covalent binding of fungal laccase with soil humic acids complexed with iron. Using these seven methods it was possible to change the dimension of spacer arm between laccase and support, and also to regulate the mode of covalent binding of this enzyme. The spacer arm was regulated from 2C to 11C. There was not observed any straight relationship between the spacer arm longitude and the laccase activity after immobilization, but the binding mode more effective than the former. Three out of the seven methods gave the high activity of immobilized laccase, and which active products of laccase immobilization was stable up to 10 days after the process. It is indicated that natural soil condition might be prevented the laccase activation by the toxic influence of some phenolic humic compounds. It was shown, for the first time, the possibilities to obtain the high activity of fungal laccase by binding to humic acids, and especially in complex with iron.
A new putative laccase gene (soncotA) which show 78% homology with that from Bacillus licheniformis (liccotA) was isolated from draft genome sequence of Bacillus sonorensis KCTC 13918. A 1,545 bp of PCR product corresponding 514 amino acids was cloned into NdeI-NotI site of pET21c and expressed as soluble form in E. coli. About 59 kDa size of recombinant laccase was purified into homogenity by Ni-NTA column and laccase activity was confirmed by zymography. The enzymatic properties of recombinant laccase were characterized. The specific activity of B. sonorensis laccase was 0.033 fold lower than that of Bacillus licheniformis laccase. The finding of new laccase gene broadened the enzymatic diversity of Bacillus species laccases.
Trametes sp.에서 생산되는 laccase는 CNBr-activated Sepharose-4B(CAS4B)에 고정화 되었고, 염료의 연속적인 분해를 위하여 테스트되었다. Laccase는 CAS4B에 효율적으로 고정화되었고, CAS4B에 고정화 된 laccase는 pH, 열, 단백질 구조적인 안정성 면에서 상당히 증가하였다. CAS4B에 고정화 된 accase의 최적 pH는 5, 온도는 4$0^{\circ}C$로서 free laccase와 비교하여 변화가 없었다 기질로서 Reactive Blue 19를 사용하였을 때 free laccase와 고정화 laccase의 $K_{m}$ ($\mu$mol/mL) 값은 각각 0.34와 2.0이었고,V$_{max}$($\mu$mol/mL.min) 값은 각각 0.12, 0.1이었다. Repeated-batch 반응에서 효소의 안정성과 높은 분해 효율 만족하는 조건은 pH 5, 3$0^{\circ}C$이였다. 또한 HBT에 의한 효소의 불활성은 크게 나타나지 않았다. Packed-bed reactor에서 최적으로 운전되었을 때 100 $\mu$M Reactive Blue 19과 0.1 mM HBT가 존재하는 50 $\mu$M Acid Red 57의 연속적인 분해에서 30시간 후에도 분해 효율이 70%로 유지되었다. 고정화 laccase는 Packed-bed reactor에서 azo 염료의 연속적인 분해를 매우 안정적으로 수행하였다.다.
This study aimed to ex situ colorize laccase-entrapped bacterial cellulose (BC) with natural phenolic dyes, namely,madder, turmeric, and cochineal, and to determine the effect of laccase entrapment on the dyeability of BC using color strength (K/S) analysis. Results showed that laccase entrapment improved the dyeability of BC and that pre-entrapment was the most effective method, compared with meta-entrapment and post-entrapment methods. In addition, surface characterizations confirmed the successful entrapment of laccase inside the BC nanostructure and retention of the cellulosic and crystalline structures of BC. The washing durability test confirmed that the K/S value of BC had improved after laccase entrapment. Furthermore, laccase-entrapped BC colorized with cochineal dye had the highest washing durability due to the high molecular weight of cochineal dyerelative to the other dyes. This study suggests a novel method for enhancing the dyeability and washing durability of BC colorized ex situ with natural phenolic dyes by laccase entrapment.
A new wood-degrading fungus Trichophyton rubrum LKY-7 secretes a high level of laccase in a glucose-peptone liquid medium. The production of laccase by the fungus was barely induced by 2,5-xylidine. The laccase has been purified to homogeneity through three chromatography steps in an overall yield of 40%. The molecular mass of the purified laccase was about 65 kDa by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. The purified laccase had the distinct blue color and had basic spectroscopic features of a typical blue laccase: two absorption maxima at 278 and 610 nm and a shoulder at 338 nm. The N-terminus of the laccase has been sequenced, revealing high homology to laccases from wood-degrading white-rot fungi such as Ceriporiopsis subvermispora. The enzyme had a "low" redox potential (0.5 V vs normal hydrogen electrode), yet it was one of the most active laccases in oxidizing a series of representative substrates/mediators. Compared with other fungal laccases, the laccase has a very low Km value with ABTS [2,2'-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid] as a substrate and a very high Km value with violuric acid as a substrate. The laccase has the isoelectric point of 4.0. The laccase had very acidic optimal pH values (pH 3-4) while it was more stable at neutral pH than at acidic pH. The laccase oxidized hydroquinone faster than catechol and pyrogallol. The oxidation of tyrosine by the laccase was not detectable under the reaction conditions. The laccase was strongly inhibited by sodium azide and sodium fluoride. fluoride.
본 연구에서는 재비늘버섯(Pholiota highlandensis)의 리그닌 분해 활성을 확인하고, laccase 생산을 위한 최적 배양 조건을 조사하였다. 재비늘버섯 균사체로부터 laccase를 생산하기 위한 배지조건을 조사한 결과, 다양한 합성 배지 중에서 Coriolus versicolor 배지(2% dextrose, 0.4% peptone, 0.6% yeast extract, 0.046% KH2PO4, 0.1% K2HPO4, 0.05% MgSO4·7H2O)가 가장 높은 laccase 활성을 나타내었다. Laccase생산에 대한 배양 조건을 최적화하기 위하여 Coriolus versicolor 배지의 조성 중에서 탄소원, 질소원, 인산원, 무기염에 대한 영향을 조사하였다. 탄소원, 질소원, 인산원, 무기염은 각각 2% fructose, 0.4% peptone 및 0.6% yeast extract, 0.05% NaH2PO4, 0.05% MgSO4·7H2O의 경우에 가장 높은 효소활성을 나타내었다. 본 균주는 몇 가지 방향족 화합물에 의해 laccase 생산이 유도되었고, guaiacol을 첨가할 경우 25℃에서 11일 동안 배양하였을 때 효소의 활성이 최대치(114.1 U/ml)에 도달하였다. 또한 본 균주의 laccase 생산을 위한 최적 pH와 온도는 각각 8.0과 35℃를 나타내었다. 최적 조건에서 배양된 균사체 배양 상등액을 Native-PAGE로 전기영동한 후 ABTS를 기질로 사용하여 활성염색을 수행한 결과, 약 90 kDa 부근에서 laccase 활성을 가지는 1개의 밴드를 확인하였다.
본 연구에서는 Flammulina velutipes var. lupinicola의 laccase 유전자를 동정하고 최적 활성 pH, 온도, 시간을 분석하고 하였다. F. velutipes var. lupinicola 유전체에서 선별된 laccase 유전자 서열을 바탕으로 구리 결합 부위 및 신호 펩타이드 분석을 수행한 결과 5종의 laccase 유전자(g1934, g1937, g2415, g2539, g5858)를 동정하였다. 5종의 선별된 laccase 유전자 크기는 1,488~1,662 bp로 확인되었고, cDNA 염기서열 분석 결과 14~17개의 인트론이 확인되었다. Laccase 유전자의 신호펩타이드로 예측된 절단 부위는 N-말단으로부터 20~34 bp 사이에 위치하는 것으로 확인되었다. F. velutipes var. lupinicola laccase의 활성 특성을 규명하기 위해 분리 정제를 수행하였으며, Zymogram을 수행하여 0.2 M 및 0.3 M NaCl과 1.6 M 및 1.7 M의 ammonium sulfate로 정제된 단백질에서 5개의 laccsae 활성 밴드를 확인하였다. pH, 온도 및 시간별로 분리 정제된 단백질의 최적 활성을 분석한 결과, 반응의 최적 pH는 5.5이고 최적 온도는 40℃로 확인되었다. 따라서 본 연구를 통하여 확인된 F. velutipes var. lupinicola 유전체의 laccase 유전자 구조 및 활성에 대한 특성은 laccase를 이해하는 데 도움이 될 것이며 추가 연구를 통하여 향후 다양한 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.
한국산 주걱송편버섯(Pycnoporus cinnabarinus) SCH-3로부터 배지 내로 분비된 laccase를 ultrafiltration과 anion exchange chromatography, adsorption chromatography를 이용하여 분리 정제하고 정제된 호소의 특성을 조사하였다. Laccase는 균주의 일차 대사 과정에서 주로 생산되는 세포외 페놀 산화효소였다. 주걱송편버섯을 기본 배지에서 배양하였을 때 생장은 배양 9일에 최대였고, laccase의 활성은 배양 7일에 최대활성을 나타냈으며 배양액에서 LiP, MnP 그리고 AAO의 활성은 측정되지 않았다. Laccase의 생산에 미치는 유도원의 영향을 조사하기 위하여 배양 중인 주걱 송편버섯에 몇몇 유도원을 첨가한결과, 2,5-xylidine은 대조구에 비하여 laccase의 생산을 25배 증가 시켰다. 정제된 laccase는 SDS 젤 전기영동에서 대략 66 kDa의 분자량을 가지는 단일 폴리펩타이드(single polypeptide)였고, 탄수화물 함량은 9%였다. ABTS [2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)]를 기질로 사용하며 정제된 laccase의 $K_{m}}$과$V_{max}$를 조사한 결과 각각 $44.4{\mu}M\;and\;56.0{\mu}mole$로 측정되었다. Laccase 활성의 최적 pH는 3.0이며, 이 효소는 $60{\circ}C$에서 1시간 동안 처리하였을 때 매우 안정적이었고 $80{\circ}C$에서 10분간 처리하였을 때 효소의 활성이 반감되었다. Laccase의 분광학적 특성을 조사한 결과 구리를 포함하는 단백질로 나타났다. 일반적으로 알려진 laccase의 기질들에 대한 특이성을 조사한 결과 5mM ABTS와 5mM hydroquinone에서 높은 활성을 나타내었으며 tyrosine에서는 laccase의 활성이 나타나지 않았다. 저해제의 영향을 조사한 결과, 일반적으로 구리를 포함하는 단백질의 저해제인 $NaN_{3}$, TGA, DDC를 일정농도로 처리한 실험구에서는 효소의 활성이 완전하게 억제되었으며, p-coumaric acid와 EDTA 처리구에서는 효소의 활성이 억제되지 않았다. 한국산 주걱송편버섯 SCH-3 균주로부터 생산되는 laccase의 N-말단의 아미노산의 서열은 P. coccineus의 laccase와 호주에서 분리 동정된 P.cinnabarinus PB의 laccase와 94%가 같았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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