Saccharomycopsis lipolytica ATCC 44601 과 MX9-11RX8 온도감수성 변이균주의 isocitrate lyase는 조추출액을 ammonium sulfate 분획, Toyo Peal HW-55F gel filtration, DEAE-Cellulose ion exchange chromatography 등의 방법에 의하여 각각 54배, 87배 분리 정제되었다. 정제효소의 subunit 분자량은 59,000이고 Sephadex G-200 gel filtration에 의한 native enzyme 은 230,000이므로 이 효모의 isocitrate lyase는 같거나 비슷한 subunit 4개로 구성된 tetramer이며, 최적 pH는 6.9이었다.
Saccharomycopsis lipolytica의 citrate와 isocitrate의 생산에 미치는 itaconate의 영향을 조사하였다. Itaconate는 isocitrate lyase의 활성을 저해하며 저해율은 0.8mM 농도에서 약 80% 이었고, 개열반응에서는 직선적인 불경쟁적 저해를 나타내었으며 저해상수 Ki값은 0.18mM이었다. Itaconate는 glucose 배지에서는 균의 생육에 영향을 미치지 않았지만 n-hexadecane 배지에서는 균의 생육을 심하게 저해하였다. 한편 itaconate의 첨가량을 증가시킴에 따라 총산에 대한 isocitrate의 생산 비율은 n-hexadecane배지에서는 약 80%까지 증가하였으나 glucose배지에서는 거의 변화가 없었다.
The effects of media composition on citric acid fermentation using surface immobilized Saccharomycopsis lipolytica were studied. The use of the standard medium for these organisms resulted in rapid decrease of citric acid production and a transformation of immobilized cell morphologies from a yeast-type to a mycelium-type. When the standard medium was enriched with vitamins, trace minerals, a growth factor and ammonium to form a Vigorous Stationary Phase (VSP) fermentation type medium, relatively stable citric acid production (10 mg/lㆍh) was obtained. Using the VSP type medium, the surface immobilized cells also retained their yeast-type form.
Properties of purified isocitrate lyase from Saccharomycopsis lipolytica ATCC 44601 and MX9-11RX8 temperature-sensitive mutant were investigated. Purified isocitrate lyase from temperature-sensitive mutant was indistinguishable from the wild type enzyme with respect to the isoelectric pH(5.3), the thermostability and Km value for threo-Ds-Isocitrate(about 0.2 mM). When isocitrate lyase induced by acetate minimal medium at 33$^{\circ}C$, MX9-11RX8 mutant did not express enzyme activity but did synthesize polypeptide chain whose electrophoretic mobilities were equal to those of the purified enzymes.
Alkane 효모의 유성(有性) 생활환(生活環)을 이용한 유전적 해석과 대사경로(代謝經路)에 관한 기초자료를 얻고자 토양과 오염된 치이즈에서 citric acid의 생산성이 높은 균주를 분리하여 동정하고 교잡(交雜)에 의하여 2배체(倍體) 체화(體化)하였으며, 이들의 유전적, 생화학적 및 효소학적 특성을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다. Citric acid와 isocitric acid를 생산하는 CJ2, CJ7과 CJ8 균주는 Saccharomycopsis lipolytica의 교배형(交配型) A, B와 B로 각각 동정되어 교잡(交雜)과 포자형성(胞子形成)에 의하여 얻은 배수체(倍數體)의 감수분열(減數分裂) 분리를 행한바 재조합형(再組合型) 자손이 얻어졌다. 모든 균주는 glucose배지보다 n-hexadecane배지에서 재친(再親) 1배체(倍體)보다 2배체(倍體)가 citric acid를 많이 생산하였고 isocitrate Iyase의 비활성(比活性)은 n-hexadecane배지에서 생육한 세포가 glucose배지에서 생육한 세포보다 $15{\sim}20$배 높았지만 citrate synthetase의 비활성(比活性)은 탄소원에 의하여는 거의 영향을 받지 않았다. 또한 이들 효소의 비활성(比活性)과 citric acid의 생산 사이에는 균주와 배수성에 관계없이 상관관계가 적었다.
Saccharomycopsis lipolytica의 isocitrate lyase에 대한 온도감수성 변이의 특성과 이 효소의 생화학적성질을 조사하기 위한 기초연구로서 isocitrate lyase 결손변이 균주인 MX9-11(Icl-)로부터 온도감수성을 나타내는 복귀 변이균주를 3균주 분리하고 그중 활성의 회복이 가장 높은 MX9-11RX8 균주의 성질을 조사하였다. MX9-11RX8 복귀 변이균주는 탄소원으로서 초산을 사용하였을 때 온도의 증가에 따라서 isocitrate lyase의 생성량과 비생성 속도가 감소하여 33$^{\circ}C$에서는 거의 효소를 합성하지 않았으며, 온도를 23$^{\circ}C$에서 33$^{\circ}C$로 올렸을 때 효소의 합성은 바로 정지하였지만 균체증식은 계속되었다. 한편 n-hexadecane을 탄소원으로 사용하였을 때에도 온도감수성을 나타내었으며, 온도의 shift up 후에도 isocitric acid 생산은 거의 변화가 없었다.
A study on the citric acid production using Saccharomycopsis lipolytica (NRRL Y7576) was carried out in shake-flasks, air-lift and membrane recycle bioreactors. The cells entrapped in Ca-alginate beads were used in shake-flasks and air-lift reactor. Repeated batch fermentation in shake-flasks was successfully performed for 34 days and resulted in a yield of 54%. Increased yield (63%) was obtained in the air-lift reactor operation using nitrogen deficient medium (NDM). In the membrane recycle bioreactor operation, the maximal dry cell mass concentration was 39 g/1 at a dilution rate of 0.02 h$^{-1}$ and the yield with NDM was higher than that with growth medium. In addition, the yield and volumetric productivity with pure oxygen supply were greatly improved compared with those with air supply.
자연계로부터 분리한 효모중에서 새우젓으로부터 분리한 효모균주 504D가 alkaline 조건에서 가장 우수한 proteinase 생산성을 보여 분류동정하였다. 분리효모의 형태학적 특성은 주로 영양세포로 출아증식을 하였으나, citric acid가 함유된 MM 배지에서만 위균사를 형성하였고, N-acetylglucosamin과 ${\beta}$-D-glucose가 첨가된 MM 배지에서만 진균사를 형성하였다. 유성적으로 자낭포자를 형성함으로써 반자낭균류이었고, 무성적으로 출아포자 및 분절 포자를 형성하였다. 생리생화학적인 특성으로 대부분의 탄소원과 nitrate 및 nitrate를 이용하지 못하였으나 일부 유기산과 알콜류를 이용하였다. 세포지방산을 분석한 결과, 불포화지방산 53.67%와 포화지방산 14.58%로 나타났으며, 대조균들에는 관찰되지 않는 C17:1이 관찰되었다. 전체적인 실험결과에서 분리균은 균사형성능과 세포지방산의 조성에서 약간의 차이를 제외하면 대조균 Saccharomycopsis lipolytica KCCM 12495 및 KCCM 35426의 모든 특성들과 거의 동일하여 분리효모 504D를 Yarrowia lipolytica로 동정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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