In the presence of alcohol, phospholipase D (PLD) is known to perform transphosphatidylation activity, during which the overall reaction rate of PLD increased. To elucidate the reaction mechanism of transphosphatidylation further, we investigated rate constants of transphosphatidylation reaction of the purified ${\alpha}$-type PLD from cabbage in the presence of various alcohols. The second-oder rate constants of PLD transphosphatidylation showed a large increase with the primary alcohols examined as expected. In the case of butanol we observed the second-oder rate constant of $33.33{\pm}1.33M^{-1}sec^{-1}$. This second-order rate constant of transphosphatidylation was as 400 times greater as the second-order hydrolysis rate constant of $0.078M^{-1}sec^{-1}$ which was adjusted for the water concentration. A linear free energy relationship between the $pK_a$ of alcohol and transphosphatidylation rate gives a Br${\o}$nsted slope of ${\beta}_{nu}$ = 0.12 ${\pm}$ 0.03. This small ${\beta}_{nu}$ value implicates that the transition state of break down of phosphatidyl-enzyme intermediate (E-P) is likely dissociative. Finally, a reaction mechanism of cabbage PLD is suggested on the basis of our results presented here and the histidine residue known to be located in the active site of cabbage PLD.
A bacterial strain JE-ll found to produce active extracellular phospholipase D (PLD) was selected from the soil isolates. It was identified as Streptomyces somaliensis on the basis of 16S rDNA sequence analysis, morphological and physiological characteristics. The gene (sspld) encoding S. somaliensis PLD was isolated and characterized. The open reading frame was suggested to encode 538 amino acids with a signal peptide of 33 amino acids. The deduced amino acid sequence of the sspld shared a sequence similarity of 70-88% with PLDs of other Streptomyces sp. so far reported. The PLD converted phosphatidylcholine to phosphatidylglycerol or phosphatidylserine with the yield of 96 to 99% (㏖/㏖), but did not act on inositol or ethanolamine as a transphosphatidylation donor.
A strain, P821, with phospholipase D activity was isolated from soil and identified as a Streptomyces species. The phospholipase D enzyme was purified from a culture broth of the isolated strain using ammonium sulfate precipitation and DEAE-Sepharose, phenyl-Sepharose, and Superose 12 HR column chromatographies. The purified enzyme exhibited an optimum temperature and pH of $55^{\circ}C$ and 6.0, respectively, in the hydrolysis of phosphatidylcholine and remained stable up to $60^{\circ}C$ within a pH range of 3.5-8.0. The enzyme also catalyzed a transphosphatidylation reaction to produce phosphatidylserine with phosphatidylcholine and serine substrates. The optimum conditions for the transphosphatidylation were $30^{\circ}C$ and pH 5.0, indicating quite different optimum conditions for the hydrolysis and transphosphatidylation reactions. The gene encoding the enzyme was cloned by Southern hybridization and colony hybridization using a DNA probe designed from the conserved regions of other known phospholipase D enzymes. The resulting amino acid sequence was most similar to that of the PLD enzyme from Streptomyces halstedii (89.5%). Therefore, the enzyme was confirmed to be a phospholipase D with potential use in the production of phosphatidylserine.
Using Streptomyces sp. YU100 isolated from Korean soil, the fermentative production of phospholipase D was attempted along with its purification and characterization studies. When different carbon and nitrogen sources were supplemented in the culture medium, glucose and yeast extract were found to be the best. By varying the concentration of nutrients and calcium carbonate, the optimal culture medium was determined as 2.0% glucose, 1.5% yeast extract, 0.5% tryptone 0.3% calcium carbonate. During cultivation, the strain secreted most of the phospholipase D in the early stage of growth within 24 h. The phospholipase D produced in the culture broth exhibited hydrolytic activity as well as transphosphatidylation activity on lecithin (phosphatidylcholine). In particular, the culture broth showed 8.7 units/ml of hydrolytic activity when cultivated at $28^{\circ}C$ for 1.5 days. The phospholipase D was purified using 80% ammonium sulfate precipitation and DEAE-Sepharose CL-6B column chromatography, which produced a major band of 57 kDa on a 10% SDS-polyacrylamide gel with purity higher than 80%. The enzyme showed an optimal pH of 7 in hydrolytic reaction, and at pH 4 in a transphosphatidylation reaction. The enzyme activity increased until the reaction temperature was elevated to $60^{\circ}C$. The enzyme was relatively stable at high temperatures and neutral pH, but significantly unstable in the alkaline range. Among the detergents tested as emulsifiers of phospholipids, the highest enzyme activity was observed when 1.5% Triton X-100 was employed. However, no inhibitory effect by metal ions was detected. Under optimized reaction conditions, the purified enzyme not only completely decomposed PC to phosphatidic acid within 1 h, but also exhibited higher than 80% conversion rate of PC to PS by transphosphatidylation within 4 h.
Phospholipase D catalyzes the phosphatidohydrolysis and transphosphatidylation of phospholipid in the biological systems. In this study we were partially purified phospholipase D from Chinese cabbage and the characterization of the enzyme was carried out in a multistirring batch system bioreactor. The enzyme showed optimum activity at pH ,5.6, highest activity at 37$^{\circ}C$ and Ca2+ is important for the enzyme activity. Optimum concentrations of Ca2+ for phosphatidohydrolysis was 20 mM and for transphosphatidylation was 40 mM, respectively. Some organic solvents such as diethylether, isopropylether and butylacetate were activated the enzyme activity. On the other hand, EDTA, Ba2+, Mn2+ and Zn2+ showed inhibitory effect on the enzyme activity. The base acceptors in transphosphatidylation by the Chinese cabbage phospholipase D were tested. Various poly-and monohydroxy alcohols were found to be active.
This research was carried to investigate the effects of several organic solvents on the enzymatic transphosphatidylation in emulsion and two-phase solvent systems. The solvents having a similar dielectric constant with diethylether were effective for the enzyme activity. Diethylether and butylacetate were the most effective solvents, when added 12-15%(v/v) and 10-40%(v/v), respectively, for the synthesis of phosphatidylglycerol, phosphatidylethyleneglycol and phosphatidylpropyleneglycol. In the emulsion system, the size of ovolecithin liposome was increased and the clearness of the phospholipid bilayer was reduced as increasing the diethylether concentration. In the twophase solvent system, the rapidest reaction was obtained when water-organic solvent ratio was close to 1. The ratio of aqueous phase. however, should be lowered to 37% to gain the sole product of transphosphatidy1ation, without phosphatidohydrolysis.
Soil samples were screened for actinomycete strains capable of producing phospholipase D, and a strain, Streptomyces sp. YU100, showing a high transphosphatidylation activity was isolated. This strain secreted phospholipase D in a culture broth after 12 h of cultivation, and its productivity continued to increase for 36 h of fermentation. In addition, its transphosphatidylation rate of phosphatidylcholine to phosphatidylserine was almost $68\%$ within 1 h. The morphological and chemotaxonomical characteristics showed that this strain could be classified as a number of the Streptomycetaceae family, particularly due to the spiral form of its spore chain consisting of 60-70 smooth spores $(0.75{\times}1.0{\mu}m$) on an aerial mycelium, FA-2c type of fatty acid profile in the cell wall, and LL-DAP component in the cell wall peptidoglycan. A phylogenetic analysis of the 16S rDNA provided a clue that the strain YU100 was actually a member of the genus Streptomyces, because the determined sequence exhibited a higher homology with Streptomyes sp. ASB27, S. peucetius JCM9920, and S. griseus ATCC10137. A dendrogram based on the 16S rDNA sequences also showed a phylogenetic relationship between the strain YU100 and these strains. However, the strain YU100 has not yet been assigned to a particular species, because of absence of any other classified species with a high matching score.
In order to screen microorganisms producing phospholipase D (PLD) [EC 3.1.4.4], culture broths of about 900 strains of soil bacteria were subjected to examine for the PLD activity. When the hydrolytic activity of PLD (H-activity) in the supernatant was determined, 64 strains produced PLD more than 0.3 unit/ml and all of them were actinomycetes. Among 26 culture broths tested, 6 ones had transphosphatidylation activity (T-activity) of 30~68%. When the strains except one were cultivated on 3 different media at 30$\circ$C for 3 days under aerobic condition, strain # 1090 on medium B (yeast extract 1%, peptone 1%, glucose 1.5%, glycerol 1%, CaCO$_{3}$ 0.4%, and pH 7.2) produced PLD with much higher H- and T-activity, which were 8.3 units/ml and 76.3%, respectively. Subsequently, time course of PLD production of the strain # 1090 during cultivation with aeration of 1 v/v/m and agitation of 400 rpm at 30$\circ$C for 5 days on medium B in jar fermentor was investigated. H-activty of PLD reached almost maximum (about 9 units/ml) after 32 hours and maximal T-activity was found to be about 80%.
Huang, Tingting;Lv, Xueqin;Li, Jianghua;Shin, Hyun-dong;Du, Guocheng;Liu, Long
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.28
no.12
/
pp.2046-2056
/
2018
Phospholipase D has great commercial value due to its transphosphatidylation products that can be used in the food and medicine industries. In order to construct a strain for use in the production of PLD, we employed a series of combinatorial strategies to increase PLD expression in Bacillus subtilis WB600. These strategies included screening of signal peptides, selection of different plasmids, and optimization of the sequences of the ribosome-binding site (RBS) and the spacer region. We found that using the signal peptide amyE results in the highest extracellular PLD activity (11.3 U/ml) and in a PLD expression level 5.27-fold higher than when the endogenous signal peptide is used. Furthermore, the strain harboring the recombinant expression plasmid pMA0911-PLD-amyE-his produced PLD with activity enhanced by 69.03% (19.1 U/ml). We then used the online tool \RBS Calculator v2.0 to optimize the sequences of the RBS and the spacer. Using the optimized sequences resulted in an increase in the enzyme activity by about 26.7% (24.2 U/ml). In addition, we found through a transfer experiment that the retention rate of the recombinant plasmid after 5 generations was still 100%. The final product, phosphatidylserine (PS), was successfully detected, with transphosphatidylation selectivity at 74.6%. This is similar to the values for the original producer.
Phosphatidylglycerol(PG) and two unnatural phospholipids, phosphatidylethyleneglycol (PEG) and phosphatidylpropyleneglycol(PPG), were synthesized from ovolecithin using cabbage phospholipase D(PLD) in a emulsion system. Optimum pH and temperature for the enzymatic synthesis of PG, PEG and PPG in the emulsion system was 5.0-5.6 and 37$^{\circ}C$, respectively. The maximum activity for transphosphatidylation was obtained with 30-80 mM Ca++. Addition of 25% glycerol was required to convert completely ovolecithin to PG, whereas 16% glycerol was sufficient to attain the highest rate of conversion for both PEG and PPG syntheses, the highest conversion rate was obtained with addition of either 10% ethyleneglycol or propyleneglycol. However, the concentration of alcoholic acceptor should be increased up to 20% to improve selectivity up to 100% for PEG or PPG synthesis. Identification of PEG and PPG was made by analyzing the polyvalent alcohols released after their hydrolysis by HCl or PLD.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.