• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제21권3호
• /
• pp.284-292
• /
• 2011

An endocellulase-free multienzyme complex was produced by a thermophilic anaerobic bacterium, Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum strain NOI-1, when grown on xylan. The temperature and pH optima for growth were $60^{\circ}C$ and 6.0, respectively. The bacterial cells were found to adhere to insoluble xylan and Avicel. A scanning electron microscopy analysis showed the adhesion of xylan to the cells. An endocellulase-free multienzyme complex was isolated from the crude enzyme of strain NOI-1 by affinity purification on cellulose and Sephacryl S-300 gel filtration. The molecular mass of the multienzyme complex was estimated to be about 1,200 kDa. The multienzyme complex showed one protein on native PAGE, one xylanase on a native zymogram, 21 proteins on SDS-PAGE, and 5 xylanases on a SDS zymogram. The multienzyme complex consisted of xylanase, ${\beta}$-xylosidase, ${\alpha}$-L-arabinofuranosidase, ${\beta}$-glucosidase, and cellobiohydrolase. The multienzyme complex was effective in hydrolyzing xylan and corn hulls. This is the first report of an endocellulase-free multienzyme complex produced by a thermophilic anaerobic bacterium, T. thermosaccharolyticum strain NOI-1.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제26권6호
• /
• pp.1077-1086
• /
• 2016

Glycerol dehydrogenases (GlyDHs) are essential for glycerol metabolism in vivo, catalyzing its reversible reduction to 1,3-dihydroxypropranone (DHA). The gldA gene encoding a putative GlyDH was cloned from Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum DSM 571 (TtGlyDH) and expressed in Escherichia coli. The presence of Mn²⁺ enhanced its enzymatic activity by 79.5%. Three highly conserved residues (Asp¹⁷¹, His²⁵⁴, and His²⁷¹) in TtGlyDH were associated with metal ion binding. Based on an investigation of glycerol oxidation and DHA reduction, TtGlyDH showed maximum activity towards glycerol at 60℃ and pH 8.0 and towards DHA at 60℃ and pH 6.0. DHA reduction was the dominant reaction, with a lower K_m(DHA) of 1.08 ± 0.13 mM and V_max of 0.0053 ± 0.0001 mM/s, compared with glycerol oxidation, with a K_m(glycerol) of 30.29 ± 3.42 mM and V_max of 0.042 ± 0.002 mM/s. TtGlyDH had an apparent activation energy of 312.94 kJ/mol. The recombinant TtGlyDH was thermostable, maintaining 65% of its activity after a 2-h incubation at 60℃. Molecular modeling and site-directed mutagenesis analyses demonstrated that TtGlyDH had an atypical dinucleotide binding motif (GGG motif) and a basic residue Arg⁴³, both related to dinucleotide binding.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.431-437
• /
• 2005

1. 고온 CSTR은 비교적 짧은 start-up 기간과 높은 $H_2$ 수율을 나타내었다. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내이었으며, 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose이었다. 2. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 8일 이후부터는 pH를 1.0 이하로 유지하였더니 14일 이후로는 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 식종 미생물과 반응기로부터 취한 시료의 DGGE band 패튼이 다른 것으로 보아 고온 CSTR 조건에서 식종된 미생물 군집의 조성이 변화하였음을 알 수 있었다. 5. DGGE 분석결과 초기 43일간의 운전기간 동안에 관찰된 미생물 군집조성은 동적인 변화를 나타내었다. 약 14일부터는 biogas 조성이 거의 일정하였으나 미생물 군집은 동적 변화를 나타내었다. F. gondwanens와 T. Thermoanaerobacterium과 계통발생학적으로 가장 연관이 있는 개체군들이 운전 21일과 41일째에 각각 우점으로 나타났다. 6. 본 연구에서 식종 슬러지를 열처리하는데 사용한 조건은 메탄생성균을 완전히 제거하는데 불충분하다는 것은 운전 초기에 $CH_4$이 biogas에서 검출되었고, 식종 슬러지와 반응기로부터 취한 시료에서 메탄생성균이 가지는 mcrA 유전자가 PCR로 증폭되었으므로 알 수 있었다. 7. 메탄생성균의 주요 목에 특이적인 primers를 사용하여 PCR을 실시한 결과 식종슬러지에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanosarcinales와 Methanomicrobiales 목에 속하였으며, $CH_4$이 발생했던 때의 반응기에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanobacteriales 목에 해당되는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.425-430
• /
• 2005

1. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내로 나타나 중온 CSTR에 비해 짧은 편이었다. 2. 고온 CSTR의 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose로 나타나 보고 된 중온의 것에 비해 우수한 편에 속하였다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 14일 이후부터는 pH를 5.0 이하로 유지하면 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전 조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 고온 CSTR은 초기 운전 후에 적용한 운전조건의 변화(유입 포도당 농도, pH, 및 온도)에 민감한 것으로 나타났다. 특히 pH 및 온도변화에 대해 $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율, 포도당 제거율 면에서 반응기 성능의 감소 및 불안정이 나타나, 운전 조건 변화 후에 나타난 고온 CSTR의 성능회복이 쉽지 않음을 알 수 있었다. 5. 문헌에 보고 된 중온 CSTR과는 달리 고온 CSTR는 일정한 조건에서도 불안정 한 성능을 나타내기도 하였다. 6. 불안정한 반응기 성능은 lactate 농도 증가와 더불어 n-butyrate와 acetate 농도 감소를 동반하였다. 생산된 n-butyrate와 acetate의 농도는 lactate의 농도변화와 반대의 경향을 나타내었다. 7. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 8. T. thermosaccharolyticum와 계통발생학적으로 관련된 개체군이 반응기 운전 후 약 40일부터 우점으로 나타나 반응기 성능과 상관없이 그 이후로 계속 우세한 것으로 나타났다.