산성 배지에서 성장하며 mannanase를 생산하는 균으로 분리된 Bacillus sp. YB-1401과 B. amyloliquefaciens YB-1402로부터 mannanase 유전자를 각각 클로닝하고 그 염기서열을 분석한 결과 2개 유전자는 동일하게 360 아미노산으로 구성된 단백질을 코드하며 1,080 뉴클레오티드로 구성되어 있다. 아미노산 잔기 배열의 유사성을 분석한 결과 이들 mannanases는 서로 4개의 잔기가 다르며 glycosyl hydrolase family 26에 속하는 mannanase와 상동성이 높았다. 재조합 대장균이 생산하는 YB-1402 유래의 His-tagged mannanase (HtMAN1402)가 YB-1401 유래의 His-tagged mannanase (HtMAN1401)에 비해 열안정성과 산성 pH에서 안정성이 높았다. 특히 HtMAN1402는 pH 3.0에서 4시간 방치 후에도 약 50% 이상의 잔존활성을 보여 사료첨가용 효소로 사용되기에 적합한 특성을 보였다. 또한 이들 효소는 $Ca^{2+}$ 이온에 의해 열안정성이 증가하는 것으로 확인되었다.
가정에서 제조된 된장을 산성조건에서 계대 배양한 후 균체외 mannanase 를 생산하는 Bacillus sp. YB-1401를 분리하였다. 분리균의 당이용능을 비롯한 생화학적 특성은 Brevibacillus laterosporus와 유사도(61.1%)가 가장 높은 반면에 16S rRNA 유전자의 염기서열은 B. amyloliquefaciens와 유사도가 가장 높았다. 분리균 YB-1401의 mannanase 생산성은 mannans에 의해 급격하게 증가하였으며, 특히 곤약(4%)이 첨가된 배지에서 약 265 U/ml로 최대 생산성을 보였다. 분리균의 mannanase는 $55^{\circ}C$와 pH 5.5 반응조건에서 최대활성을 보였으며 pH 3.5-11.0의 범위에서 1시간 방치하였을 때 실활이 거의 일어나지 않았다. 또한 LBG와 guar gum 및 mannooligosaccharides를 mannanase로 분해하였을 때 주된 반응산물로 mannobiose와 mannotriose가 생성되었으며 mannose도 소량 생성되었다.
A gene encoding the mannanase of Bacillus subtilis WL-3, which had been isolated from Korean soybean paste, was cloned into Escherichia coli and the nucleotide sequence of a 2.7-kb DNA fragment containing the mannanase gene was subsequently determined. The mannanase gene, designated manA, consisted of 1,080 nucleotides encoding a polypeptide of 360 amino acid residues. The deduced amino acid sequence was highly homologous to those of mannanases belonging to glycosyl hydrolase family 26. The manA gene was strongly expressed in B. subtilis 168 by cloning the gene downstream of a strong B. subtilis promoter of plasmid $pJ27{\Delta}88U$. In flask cultures, the production of mannanase by recombinant B. subtilis 168 reached maximum levels of 300 units/ml and 450 units/ml in LB medium and LB medium containing 0.3% locust bean gum, respectively. Based on the zymogram ofthe mannanase, it was found that the mannanase produced by recombinant B. subtilis could be maintained stably without proteolytic degradation during the culture time.
A gene coding for mannanase (manA) from Bacillus subtilis was introduced into a shuttle vector pGK12 between Escherichia coli, B. subtilis and Lactobacillus paracasei. As a result of transferring the resultant plasmid, designated pGK12M3, into three different strains, the manA gene was found to be expressed in L. paracasei as well as in B. subtilis and E. coli. In a 4 L fermentor culture, the production of mannanase by recombinant L. paracasei (pGK12M3) reached a maximum level of 5.4 units/ml in an MRS medium with a fixed pH 6.5. Based on the zymogram of mannanase, it is assumed that mannanase produced by recombinant L. paracasei is not maintained stably with proteolytic degradation. The optimal temperature and thermostability of mannanase produced by recombinant L. paracasei were also found to be different from those of enzymes produced by B. subtilis.
토양으로부터 $\beta$-mannanase활성이 우수한 균주를 분리하여 형태학적, 생화학적 동정과정을 거쳐 Bacillus subtilis JS-1으로 동정하였다. 분리균이 생산하는 $\beta$-mannanase 효소의 최적활성은 55$^{\circ}C$와 pH 5.0이었다. 탄소원이 다른 배지에서 배양한 분리 균주의 상등액을 전기영동하여 효소활성을 관찰한 결과 탄소원에 상관없이 분자량 130kDa에 해당하는 단일 단백질만이 효소 활성을 나타내었다 Bacillus subtilis JS-1은 탄소원으로 lactose와 locust bean gum이 존재할 때 $\beta$-mannanase 생산성이 크게 증가하는 것으로 나타났으며, lactose와 locust bean gum이 각각 0.5 % 존재할 때 배양 상등액의 $\beta$-mannanase 활성은 30U/ml과 45U/ml로 탄소원이 없는 대조구에 비해 최대 18배 정도 생산성이 증가하였다. 배지에 locust bean gum을 첨가하였을 때 효소 생산성 뿐만 아니라 균체의 성장도 함께 증가하는 것으로 보아 분리균주는 locust bean gum을 분해하여 에너지원으로 이용하는 것으로 판단된다
자연계로부터 locust bean gum이 들어 있는 선택배지에서 투명환을 형성하는 mannan 분해능을 갖는 미생물을 스크링 하였고 이를 Aeromonas sp. 로 동정하였다. Aero monas sp. 로부터 염색체 DNA를 분리하여 EcoRI으로 절단하여 대장균에 형질전환한 후 대장균 콜로니 주위에서 locust bean gum을 분해하여 투명환을 형성하는 대장균을 찾아냈다. 형질전환된 대장균으로부터 플라스미드를 분리하여 동일한 제한효소를 처리하여 확인한 결과 10 kd의 Aeromonas sp. 염섹체 DNA에 $\beta$-mannanase 유전자 존재하였다. 대장균에서 발현된 $\beta$-mannanase 의최적 반응 pH와 최적 반응온도는 각각 6.0과 $50^{\circ}C$로서 모균인 Aeromonas sp. 와 동일하였다.
유일 탄소원으로 palm kernel meal (PKM)과 밀기울을 함유한 최소배지에서 농후배양하여 작물 재배 토양으로부터 xylan과 locust bean gum (LBG)에 대한 분해활성이 있는 균을 분리하였다. 분리균 YB-1106의 16S rRNA 유전자 염기서열을 조사한 결과 Microbacterium arabinogalactanolyticum와 98% 유사도를 보였다. 분리균의 xylanase는 밀기울, oat spelt xylan, 미강 및 xylose와 같은 부가탄소원에 의해 생산성이 증가된 반면에 mannanase는 LBG와 PKM에 의해 생산성이 증가되었다. 특히 Xylanase는 밀기울 2%를 첨가한 배지, mannanase는 1% LBG를 첨가한 배지에서 각각 생산성이 가장 높았으며 모두 정지기에서 생산이 되었다. 분리균의 배양 상등액은 $50^{\circ}C$와 pH 6.0에서 mannanase의 최대활성을 보였으며, $50^{\circ}C$와 pH 6.5에서 xylanase의 최적반응 활성을 나타냈다. Mannanase에 의해 분해된 LBG와 xylanase에 의해 분해된 xylan으로부터 각각 분해산물로 올리고당이 관찰되었다.
Mohammadigheisar, Mohsen;Shouldice, Victoria L.;Balasubramanian, Balamuralikrishnan;Kim, In Ho
Animal Bioscience
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제34권8호
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pp.1342-1349
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2021
Objective: The aim of the present study was to investigate the effects of dietary supplementation of β-mannanase on growth performance, carcass characteristics, excreta microflora, blood constituents, and nutrient digestibility in broiler chickens. Methods: A total of 680 one-d-old Ross 308 (as hatched) broiler chickens were used in a 35-d growth assay. Chicks were sorted into pens with 17 birds/pen and 10 pens/treatment. Treatment diets were contained either 44% or 48% crude protein (CP) soybean meal (SBM) with or without β-mannanase. Results: Using SBM containing 48% CP led to an improvement (p<0.05) in feed conversion ratio (FCR) from d 1 to 14. Addition of β-mannanase to the diets significantly improved body weight gain (BWG) and FCR from d 1 to 14. During overall experimental period, BWG was affected (p<0.05) by CP level of SBM and inclusion of β-mannanase, but FCR and feed intake were not affected. Carcass characteristics were not influenced by treatment diets. The results showed that digestibility of dry matter (DM), nitrogen (N), and energy was not affected by CP level of SBM and/or inclusion of β-mannanase. Among essential amino acids (EAA) apparent digestibility of valine, methionine, and leucine improved (p<0.05) by the addition of β-mannanase to the diets. The results demonstrated that ileal digestibility of DM, N, and energy was not affected by treatment diets. Among EAA, the ileal digestibility of valine and arginine was higher (p<0.05) in the diets containing 48% CP SBM and/or β-mannanase. Excreta Lactobacillus count increased (p<0.05) by the addition of β-mannanase to the diets. Blood urea nitrogen, creatinine, and total protein level were not affected by treatments. Conclusion: Feeding chickens with diets containing 44% CP SBM resulted in detrimental effects on growth performance and digestibility of nutrients, but addition of β-mannanase to the 44% CP diet improved the growth performance of chickens without any effects on carcass characteristics.
탄소원으로 palm kernel meal(PKM)과 밀기울을 함유한 배지에서 농후배양하여 작물 재배 토양으로부터 xylan과 locust bean gum(LBG)에 대한 분해활성이 있는 균을 분리하였다. 분리균 YB-1107의 16S rDNA 서열이 Cellulosimicrobium 속 균주와 유사도가 높은 균주로 판명되었다. 분리균의 mannanase는 LBG와 PKM에 의해 생산성이 증가된 반면에 xylanase는 oat spelt xylan과 밀기울에 의해 생산성이 증가되었다. Mannanase는 0.7% PKM을 첨가한 배지, xylanase는 1% 밀기울을 첨가한 배지에서 각각 최대 생산성을 보였으며 모두 정지기에서 생산이 되었다. 분리균의 배양상등액은 $55^{\circ}C$와 pH 6.5에서 mannanase의 최대활성을 보였으며, $65^{\circ}C$와 pH 5.5에서 xylanase의 최적반응 활성을 나타냈다. Mannanase에 의해 분해된 LBG와 xylanase에 의해 분해된 xylan으로부터 각각 올리고당이 관찰되었으며, 또한 이들 효소는 밀기울과 미강도 분해하여 올리고당으로 전환하는 것으로 확인되었다.
Yigit, Nalan Ozgur;Koca, Seval Bahadir;Isil, Behire;Diler, Ibrahim
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제27권5호
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pp.700-705
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2014
A 12-week feeding trial was conducted with 87 g rainbow trout to evaluate the effects on growth performances, feed efficiency and nutrient digestibility of adding ${\beta}$-mannanase and ${\alpha}$-galactosidase enzymes, solely or in combination. Seven diets were prepared by adding ${\beta}$-mannanase, ${\alpha}$-galactosidase and mixed enzyme at two different levels (1 g/kg and 2 g/kg) to control diet (without enzyme) including soybean meal. Mixed enzymes (1 g/kg, 2 g/kg) were prepared by adding ${\beta}$-mannanase and ${\alpha}$-galactosidase at the same doses (0.5+0.5 g/kg and 1+1 g/kg). At the end of the experiment, addition of ${\beta}$-mannanase, ${\alpha}$-galactosidase and mixed enzyme to diet containing 44% soybean meal had no significant effects on growth performance and gain:feed (p>0.05). In addition, adding ${\beta}$-mannanase, ${\alpha}$-galactosidase and mixed enzyme in different rations to trout diets had no affect on nutrient digestibility and body composition (p>0.05).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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