Two manganese peroxidases (MnPs), MnP1 and MnP2, and a laccase, Lac1, were purified from Trametes polyzona KU-RNW027. Both MnPs showed high stability in organic solvents which triggered their activities. Metal ions activated both MnPs at certain concentrations. The two MnPs and Lac1, played important roles in dye degradation and pharmaceutical products deactivation in a redox mediator-free system. They completely degraded Remazol brilliant blue (25 mg/L) in 10-30 min and showed high degradation activities to Remazol navy blue and Remazol brilliant yellow, while Lac1 could remove 75% of Remazol red. These three purified enzymes effectively deactivated tetracycline, doxycycline, amoxicillin, and ciprofloxacin. Optimal reaction conditions were $50^{\circ}C$ and pH 4.5. The two MnPs were activated by organic solvents and metal ions, indicating the efficacy of using T. polyzona KU-RNW027 for bioremediation of aromatic compounds in environments polluted with organic solvents and metal ions with no need for redox mediator supplements.
본 연구에서는 Ceriporia sp. ZLY-2010을 이용하여 폴리염화비페닐류의 생분해와 효소 시스템간의 상관관계에 대해 알아보고자 하였다. 폴리염화비페닐 동족체 첨가에 따라 단백질 정량 및 manganese peroxidase (MnP)와 laccase의 활성을 비교하였으며, cytochrome P450 monooxygenase의 저해 정도를 평가함으로써 균체 내 효소가 폴리염화비페닐의 생분해에 끼치는 영향을 구명하였다. 단백질 정량 및 균체 외 효소 활성을 측정해 본 결과, 대조구에 비해 폴리염화비페닐 동족체를 첨가한 실험구에서 단백질 농도 및 효소활성이 더 높게 측정되었다. 단백질 농도의 경우, 2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl을 첨가했을 때, 가장 높은 단백질 농도가 측정되었다. 하지만 MnP와 laccase 활성에서는 상대적으로 염소원자가 적게 치환된 2,3',4',5-tetrachlorobiphenyl을 첨가한 실험구에서 높게 나타나는 경향을 보였다. Cytochrome P450 monooxygenase의 저해 정도를 평가한 결과, 2,3',4',5-tetrachlorobiphenyl을 첨가한 실험구의 경우, 배양 1일째, 저해제 1-aminobenzotriazole 0.1 mM에서 2.73%의 분해율을 나타냈으며, 저해제 첨가 시 생분해율이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl 역시, 저해제의 존재 하에 20% 내외의 분해율을 보였으며, 이는 대조구에 비해 약 40% 감소한 비율이다.
Four medicinal plants selected from preliminary screening study were evaluated in the aspects of their antioxidant activities in alcohol-intoxicated rats. Rats fed 1% ${\alpha}-tocopherol-supplemented$ diet as positive control and ones done ${\alpha}-tocopherol-deficient$ diet as negative control were compared with ones done the plant extract-supplemented diet (n=8). After the administration of the experimental diets for 4 weeks, typical increments in activities of manganese-superoxide dismutase (Mn-SOD) and glutathione peroxidase (GSH-px) indicated in alcohol-intoxicated rats, were not observed in ones fed Lagerstroemia and Ulmus extract-supplemented diet. The content of thiobarbituric acid reactive substance (TBARS), the product of lipid peroxidation, did not increased in rats fed plant extracts-supplemented diet except for Terminalia. From the results, it is concluded that Lagerstroemia and Ulmus have physiologically efficient antioxidant activities.
Most fungi possess several hydrogen peroxide-generating enzymes, glucose oxidase and pyranose oxidase. Pyranose oxidase can use glucose as its substrate to generate hydrogen peroxide. White rot fungi, which degrade diverse recalcitrant compounds, contain lignin-degrading enzymes, and lignin peroxidase and manganese peroxidase require hydrogen peroxide for their enzymatic reactions. In this study, we isolated a cDNA fragment of pyranose oxidase from Phlebia tremellosa using PCR and examined its expression under the degradation conditions of diethylphthalate (DEP). Pyranose oxidase expression was enhanced up to 30% by the addition of DEP, and this result supports the possible involvement of pyranose oxidase in the degradation of recalcitrant compounds.
We examined the activities of lignin-degrading enzymes of the mycelium of cauliflower mushroom (Sparassis latifolia). Three different strains of S. latifolia collected from several sites in Korea and one crossbred strain were cultured on potato dextrose broth (PDB) and Kirk's medium in order to study the activities of their ligninolytic enzymes. Mycelial growth reached maximum levels between 14 and 21 days after inoculation and pH increased by 0.12 units over 35 days. Laccase activity began increasing after 14 days on both types of media. Manganese peroxidase (MnP) activity followed a trend similar to that of laccase on Kirk's medium, but not on PDB. The activity of lignin peroxidase (LiP) differed from that of other enzymes; its activity decreased by half after 14 days on PDB but remained constant on Kirk's medium over 35 days. The total protein concentration increased considerably after 14 days and peaked at 21 days on PDB. A similar maximum was attained on Kirk's medium. In contrast, the residual glucose increased rapidly at 14 days on Kirk's medium, while increasing gradually up to 28 days on PDB. This study indicates that S. latifolia is more similar to white rot fungi than to other brown rot fungi.
지금까지의 Phanerochaete chrysosporium을 이용한 Lignin Peroxidase(LiP) 의 생산은 최적화 되지 못한 배양 조건으로 인해 매우 낮은 활성만을 얻을수 있었으며. 그 배양조건 또한 100% 산소의 주입을 요하는 일반적으로는 재현하기 어려운 조건이었다. 본 연구에서는 Phanerochaete chrysosporium PSBL-1 균줄르 이용, 다양한 배양조건의 변화를 통해 LiP의 과량생산과 그에 따른 isozyme 조성의 변화를 확인하고자 하였다. 최종적으로 $Mn^{2+}$를 제거한 배지에 질소 원인 diammonium을 48mM 로 첨가하고, 안정제로서 veratryI alcohol을 2 mM로 첨가하여, sponge에 의한 고착배양을 실시한 결과 1,800 units/l의 LiP가 생산되었다. 이러한 활성의 증가는 기존에 보고된 PSBL-1 균주의 LiP 최대 생산량인 700units/l와 비교 , 약 2.57배의 생산량 증대를 나타낸다. 생산된 LiP isozyme 분석결과 $Mn^{2+}$(2.73 mM)와 diammonium(48 mM)을 첨가하였을 경우 H1 isozyme의 과량 생산이 확인되었다. 생산된 LiP(0.4 units)를 이용하여 각각의 아조계 염료(acid yellow 9, congo red, orange II; each 50$\mu$M)에 대한 탈생능을 확인한 결과, 2분 이내에 이들 염료에 대한 탈색이 이루어지는 것을 확인할 수 있었고 분해 산물이 축적되는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 백색부후균 중 줄버섯, 단색털구름버섯, 산느타리 및 유관버섯 등의 균사체를 이용하여 congo red, amaranth, orange G 및 methylene blue 등의 합성염료 탈색에 관한 실험을 수행하였다. 실험 결과 줄버섯과 단색털구름버섯은 congo red가 함유된 고체와 액체배지에서 이들 염료를 93~95% 탈색하였으며 amaranth는 약 80%, orange G는 62~70% 탈색시키는 것으로 나타났으나 유관버섯에 의한 3종류의 염료 탈색율은 30% 내외로 매우 낮았다. congo red, amaranth 및 orange G 등 각각의 염료가 첨가된 배지에서의 염료 탈색율은 이들 배지에서 배양한 균사체의 생장과 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 그러나 모든 공시 균주는 methylene blue가 함유된 고체와 액체배지에서 methylene blue를 효과적으로 탈색하지 못하는 것으로 나타났다. 공시된 백색부후균의 액체 배지에서의 리그닌 분해효소 생산을 탐색하기 위해 1%의 나프탈렌이 첨가된 PDB 배지에 공시균을 10일 간 배양 후 효소의 종류와 양을 분석한 결과 모든 공시균은 laccase, lignin peroxidase 그리고 manganese peroxidase 등의 효소를 생산하는 것으로 확인되었으며 공시균주 중 줄버섯이 리그닌 분해 효소의 생산이 가장 왕성한 것으로 나타났다.
삼림지역의 고목에서 분리한 Peniophora sp. JS17 균주는 사람 머리카락 유래 멜라닌을 탈색하는 세포 외 분비효소를 생산했다. JS17 균주는 laccase 및 manganese peroxidase 활성을 나타냈지만 lignin peroxidase 활성은 나타내지 않았다. 본 균주를 회분배양한 결과 멜라닌 탈색 활성은 laccase 활성으로부터 유래하는 것으로 확인되었다. Peniophora sp. JS17 균사체로부터 멜라닌 탈색 효소를 생산하기 위한 배지 조건을 조사하였다. 다양한 합성 배지 중에서 minimal medium (2% glucose, 0.2% malt extract, 0.1% $KH_2PO_4$, 0.4% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$)이 가장 높은 laccase 활성을 나타내었다. Laccase 생산에 대한 배양 조건을 최적화하기 위하여 minimal medium의 조성 중에서 탄소원 및 질소원에 대한 영향을 조사하였다. 다양한 탄소원 및 질소원 중에서 각각 2% xylose 및 0.4% tryptone의 경우에 가장 높은 laccase 활성을 나타내었다. Ammonium sulfate 침전 및 Hitrap Q Sepharose column을 이용하여 정제한 효소는 SDS-PAGE에서 약 70 kDa의 분자량 부근에 2종류의 isozyme 형태로 존재 하였다. 멜라닌 탈색율은 HBT 및 syringaldehyde의 존재하에서 48시간 만에 각각 77% 및 55%를 나타내었고, mediator가 없는 조건에서는 9%의 멜라닌 탈색율을 나타내었다.
삼림지역의 고목에서 분리한 JS18 균주는 합성 멜라닌을 탈색하는 세포 외 분비효소를 생산했다. JS18 균주의 internal transcribed spacer (ITS) 염기서열을 분석하고 계통학적으로 확인한 결과 본 균주는 Trametes velutina로 동정되었다. JS18 균주는 laccase 활성을 나타냈지만 manganese peroxidase 및 lignin peroxidase 활성은 나타내지 않았다. 본 균주를 회분배양한 결과 멜라닌 탈색 활성은 laccase 활성으로부터 유래하는 것으로 확인되었다. Laccase 유도인자로써 Syringic acid 및 CuSO4를 첨가하고 25℃에서 7일간 배양한 결과 배양상등액에서 98 U/ml의 laccase 활성을 나타내었다. GYP 배지에서 배양한 T. velutina의 배양상등액에서 ammonium sulfate 침전, Hi-trap Q Sepharose 컬럼 및 gel filtration을 이용하여 효소를 정제하였고, SDS-PAGE에서 약 67 kDa의 분자량을 나타내었다. 정제된 효소의 멜라닌 탈색율은 효소 단독으로는 24 시간 만에 단지 4% 만을 나타내는 반면, HBT의 존재 하에서는 80%로 향상되었다. 또한 1.5 mM HBT의 농도에서는 최대 81%의 멜라닌 탈색율을 나타내었다. 본 효소의 멜라닌 탈색에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 5.0와 37℃를 나타내었다. 본 연구에서는 T. velutina JS18 유래 laccase가 촉매하는 멜라닌 탈색 반응에서 redox mediator로써 HBT의 적용 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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