본 연구의 목적은 회전생물반응기에 고정화한 P. chrysosporium IFO 31249를 이용하여 LiP 생산의 최적 조건을 조사하는 것이다. 회전생물반응기에서 batch culture시 최대 LiP 활성도는 300 U/L이었다. LiP 생산의 최적 조건은 드림의 회전 속도는 1 rpm, 담체 충진율은 20%이었다. MnP 생산을 위한 $MnSO_4$$\cdot$$H_2O$ 의 최적 농도는 50 ppm이었다. 그리고 산소의 충분한 공급은 LiP 생산의 가장 중요한 인자이었다. 또한 LiP 및 MnP의 생산에 있어 repeated-batch culture가 3번이나 가능하였다.
구름버섯균 KN9522로부터 분리한 Mn-peroxidase 동위효소 CVMP1, CVMP2, CVMP3 및 CVMP5를 코딩하는 게놈유전자를 분리하기 위해 4개의 동위효소 N-말단아미노산서열을 기준으로 제작한degenerate primer들이 사용되었다. 하나를 제외한 3개의 동위효소들은 그에 대응되는 염기서열 900정도 되는 PCR산물 (cmp1, cmp2 및 cmp5)을 얻었다. NCBI의 BLAST 프로그램을 사용하여 PCR산물들의 염기서열을 분석한 결과, cmp1, cmp2 및 cmp5는 구름버섯균 PRL572로부터 분리한 유전자 MPG-I (등록번호 Z30668) 및 PGV-II(등록번호 Z54279)와 유사하였다. cmp1과 cmp2는 MPG-I유전자의 염기서열과 각각 77%및 95%의 상동성을 보였고 cmp5는 PGV-II 염기서열과 88%의 상동성을 보였다. 본 실험을 통하여 저자들은 Mn-peroxidase 동위효소계의 아미노산 서열을 기준으로 제작된 degenerate primer들을 사용하여 게놈 DNA조각을 분리할 수 있었다.
리그닌분해균 LSK-27 균주로부터 Manganese peroxidase (MnP) 생산을 위한 배지조건과 Mn(II) 첨가효과를 검토하였다. LSK-27균주에 의한 균체외 MnP 생산에는 탄소원보다 질소원의 영향이 크게 나타났다. 질소원으로는 peptone 이나 yeast extract와 같은 복합 유기질소원이 효과적이었으며 특히 질소원의 농도가 높은 조건에서 MnP activity가 우수하였다. 질소원으로서 peptone 농도 1.0%까지는 뚜렷한 activity 증가를 가져왔으나 1.5%이상의 농도에서는 MnP activity 증가효과가 크게 나타나지 않았다. 반면에 탄소원의 농도에 의한 MnP activity 증가효과는 glucose농도 1.0% 에서 3.0%까지 거의 비슷한 수준이었다. Mn(II)는 높은 MnP 유도효과를 나타냈으며 첨가농도 100ppm 까지 MnP activity의 증가효과를 보였고 그 이상의 농도에서는 MnP 생산이 억제되었다. Mn(II)는 배양 2일 후에 첨가하였을 때 MnP activitv 증가가 가장 높게 나타났다.
리그닌 모델화합물은 리그닌 분해효소에 의해 생분해되는 과정에서 해중합 또는 중합되는 현상이 나타남으로써, 리그닌 분해효소가 진정으로 리그닌의 분해에 관여하는지 의문이 제기되고 있다. 본 연구는 구름 버섯과 표고버섯으로부터 단리한 laccase와 Mn-peroxidase(MnP)가 고분자 리그닌모델화합물로서의 ligninsulfonates(LS)을 분해시키는 특성을 이해하고자 시도되었다. 특히 pH의 변화와 당(糖)의 첨가에 따른 LS의 분자량의 변화를 관찰하였다. laccase의 경우 pH 6.0에서는 LS의 중합현상이 나타났으나 pH 4.5에서는 고분자분획의 LS가 현저히 분해됐다. glucose의 첨가시 이같은 현상은 두드러졌다. MnP 역시 pH 4.5에서 LS가 분해되었으며, 특히 배양액에 cellobiose를 첨가했을 때 현저하게 나타났다. 이상의 결과로부터, 리그닌 분해효소에 의한 LS의 분해는 효소의 종류와 반응조건에 따라 달라짐을 확인할 수 있었다. 흥미롭게도 LS의 분해에 따른 반응액의 색도(色度)(color index)의 변화는 관찰되지 않았다.
내분비장애물질은 분해가 매우 어려워 자연계에서 먹이그물을 통하여 사람에게 농축 전달된다. 이들은 정상적인 내분비계에 혼란을 일으키며, 특히 성호르몬의 작용에 많은 피해를 준다. 이를 효율적으로 분해하고 이들의 에스트로겐 활성을 제거하고자 백색부후균의 하나인 아교버섯(Phlebia tremellosa)을 활용하여 4가지 내분비계 장애물질의 분해에 대한 실험을 수행하였다. 아교버섯의 manganese peroxidase (MnP) 활성을 높이기 위하여 구름버섯의 MnP 유전자를 아교버섯에 도입하여 형질전환체를 확보하였으며 이들은 유전적으로 MnP 활성을 안정되게 나타냈다. 내분비 장애물질을 분해하는 조건에서 내분비장애 물질에 따라 30${\sim}$45%의 분해율을 보인 야생형에 비하여 이 형질전환체들 중 T5는 70${\sim}$88%의 분해율을 보였으며 에스트로겐 활성의 제거에도 약 2배 향상된 능력을 보였다.
Manganese dependent peroxidase (MnP) is the most ubiquitous enzyme produced by white-rot fungi, MnP is known to be involved in lignin degradation, biobleaching and oxidation of hazardous organopollutants. Bjerkandera fumosa is a nitrogen-unregulated white-rot fungus, which produces high amounts of MnP in the excess of N-nutrients due to increased biomass yield. The objective of this study was to optimize the MnP production in N-sufficient cultures by varying different physiological factors such as Mn concentration, culture pH, and incubation temperature. The growth of fungus was optimal in pH 4.5 at $30^{\circ}C$, $N_2$-unregulated white-rot fungus produces high amounts of MnP in the excess N-nutrients. The fungus produced the highest level of MnP (up to $1000U/{\ell}$) with $0.25g/{\ell}$ asparagine and $1g/{\ell}$$NH_4Cl$ as N source at 1.5 mM $MnCl_2$ concentration, pH value of 4.5 at $30^{\circ}C$. Purification of MnP revealed the existence of two isoforms: MnPl and MnP2. The molecular masses of the purified MnPl and MnP2 were in the same range of 42~45 kDa. These isoforms of B. fumosa strictly require Mn to oxidize phenolic substrates. Concerned to kinetic constants of B. fumosa MnPs, B. fumosa has similar Km value and Vmax compared to the other white-rot fungi.
This study was undertaken to investigate the characteristics and the productivities of lignin olytic enzymes: laccase (Lac) and Mn-dependent peroxidase (MnP) from Coriolus versicolor and Lentinus edodes respectively. Enzymes were isolated from cultural filterates and purified according to the standard methods. These enzymes showed one band in SDS-PAGE and their molecular weights were found 62,000 and 45,000 dalton respectively. Polyclonal antibodies against Lac and MnP were raised against mouse. In the ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), Lac and MnP-antiserum produced a strong positive reaction with Lac and MnP antigen($A_{405}$=2.50 and 3.53 respectively). The sera to negative (S/N) ratio was determined by the dividing the mean absorbance of antibodies by the corresponding diluted samples from normal mouse serum. The sera produced showed 2 times more positive reaction in S/N ratio than negative sera.
A visual method for the selective screen Eng of lignin degrading enzymes, produced by white rot fungi (WRF), was investigated by the addition of coloring additives to solid media. Of the additives used in the enzyme production media, guaiacol and RBBR could be used for the detection of lignin peroxidase (LiP), manganese peroxidase (MnP) and lactase. Syringaldazine and Acid Red 264 were able for the detection of both the MnP and lactase, and the LiP and laccase, respectively, and a combination of these two additives was able to detect each of the ligninases produced by the WRF on solid media.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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