• 미생물학회지
• /
• 제42권1호
• /
• pp.67-72
• /
• 2006

클로닝된 Bacillus circulans ATCC21367 유래 cellulolytic xylanase 유전자(bglBC2)의 염기서열을 결정 분석하였다. 본 유전자는 1,224 bp의 407개 아미노산을 암호하는 open reading frame (ORF)으로 구성되어 있었으며 염기서열로부터 산출된 유전자의 분자량은 45 kDa으로 효소의 SDS-PAGE로부터 측정된 분자량과 일치하였다. ATG 개시 코돈의 9bp 위쪽에 Shine-Dalgarno (SD) 서열로 추정되는 5'-AAAGGAG-3' 서열이 확인되었고 그 상단에 promoter로 추정되는 -35 서열(TTTACA)과 -10 서열(TATACT)이 위치하고 있었으며, 이는 B. subtilis promoter consensus sequence와 유사하였다. 한편, 이 효소의 아미노산 서열은 이미 보고된 B. circulans KSM-N257의 alkaline $endo-\beta-1,4-glucanase$와는 97%, B. circulans WL-12의 $endo-\beta-1,3-1,4-glucanase$와는 75%, Bacillus sp. KSM-330의 $endo-\beta-1,4-glucanase$ (cellulase)와는 45%의 유사성을 나타내었다. 또한 bglBCS 염기서 열의 정보를 GenBank에 등록하였으며 등록번호는 Ar269256이다.

• 미생물학회지
• /
• 제36권3호
• /
• pp.196-202
• /
• 2000

Bacillus circulans ATCC21367의 Cellulolytic Xylanase 유전자를 pUC19을 vector 로 하여 대장균내에서 클로닝 하였다. 재조합 plasmid pXL180은 B. circulans 로부터 유래 된 0.5 kb와 1.3 kb Pst I 절편으로 이루어진 총 1.8 kb 삽입 절편을 포함 하고 있었다. 1.3 kb 절편의 상류영역에 있는 0.5 kb 절편은 클로닝된 유전자의 정상 발현뿐만아니라 과잉 발 현에 대해서도 필수 불가결함을 확인하였다. 형질전환체는 모균 B. circulans에 의해 생산된 것보다 135배 이상 많은 xylanase를 생산하였다. 클로닝된 효소의 최적 pH와 온도는 각각 pH 5.2와 $60^{\circ}C$ 였다. $55^{\circ}C$에서 1시간 동안의 사전 연처리에도 이 효소는 활성의 감소를 일 으키지 않았다. 이 효소는 xylan과 carboxymethyl cellulose (CMC), lichenan에 대하여 기질 특이성을 보였는데, 주요 산물로서 xylose(EH는 G1)와 xylobiose(또는 G2), xylotriose(또는 G3)를 생산하였다. 그러므로 우리는 클로닝된 유전자의 효소를 cellulolytic xylanase로 명명 하였다. 액체 배양된 Eschericxhia coli DH5$\alpha$(pXL180)의 전체 세포 추충물이나 배양 상등 액으로부터 조제된 시료들의 SDSPAGE와 zymogram을 통하여 이 효소의 분자량은 45kDa 이었으며, 대장균 내에서 주목할 만한 processing은 일어나지 않았다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
• /
• pp.449-452
• /
• 2002

Trichoderma sp. FJ1의 cellulase 생산을 위한 배지조성의 검토에서, 질소원으로서 0.1% bacto peptone을 사용하였을 때 생산성이 향상되었으며, 순수 상업용기질인 avicel과 섬유소 폐기물인 볏짚의 혼합배양에서 높은 효소생산성이 얻어졌다. 경제적인 효소생산성을 위한 기질로 섬유소 폐기물의 농도와 혼합비를 검토한 결과, 1%농도에서 볏짚과 펄프를 50:50으로 사용했을시 CMCase, xylanase, ${\beta}-glucosidase$, avicelase는 24.3, 38.7, 1.5, 0.6 U/ml가 얻어졌다. 이러한 효소생산성은 타 보고서의 결과보다 동등이상의 우위를 보여주고 있으며 섬유소 폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여하리라 사료된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제21권11호
• /
• pp.1604-1609
• /
• 2008

A series of in vitro and in vivo experiments were conducted to investigate the effects of the mixture of Tween 80 and cellulolytic enzymes (xylanase and cellulase) on total tract nutrient digestibility and rumen cellulolytic bacterial adhesion rates in Holstein steers. Ground timothy hay sprayed with various levels of Tween 80 and cellulolytic enzymes was used as substrates in an in vitro experiment to find out the best combinations for DM degradation. The application level of 2.5% (v/w) Tween 80 and the combination of 5 U xylanase and 2.5 U cellulase per gram of ground timothy hay (DM basis) resulted in the highest in vitro dry matter degradation rate (p<0.05). Feeding the same timothy hay to Holstein steers also improved in vivo nutrient (DM, CP, CF, NDF and ADF) digesibilities compared to non-treated hay (p<0.05). Moreover, Tween 80 and enzyme combination treatment increased total ruminal VFA and concentrations of propionic acid and isovaleric acid with decreased acetate to propionate ratio (p<0.001). However, adhesion rates of Fibrobacter succinogenes and Ruminococcus flavefaciens determined by Real Time PCR were not influenced by the treatment while that of Ruminococcus albus was decreased (p<0.05). The present results indicate that a mixture of Tween 80 and cellulolytic enzymes can improve rumen environment and feed digestibility with variable influence on cellulolytic bacterial adhesion on feed.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제20권5호
• /
• pp.893-903
• /
• 2010

A cellulolytic and xylanolytic enzyme complex-producing alkalothermoanaerobacterium strain, Tepidimicrobium xylanilyticum BT14, is described. The cell was Grampositive, rod-shaped, and endospore-forming. Based on 16S rRNA gene analysis and various lines of biochemical and physiological properties, the strain BT14 is a new member of the genus Tepidimicrobium. The strain BT14 cells had the ability to bind to Avicel, xylan, and corn hull. The pH and temperature optima for growth were 9.0 and $60^{\circ}C$, respectively. The strain BT14 was able to use a variety of carbon sources. When the bacterium was grown on corn hulls under an anaerobic condition, a cellulolytic and xylanolytic enzyme complex was produced. Crude enzyme containing cellulase and xylanase of the strain BT14 was active in broad ranges of pH and temperature. The optimum conditions for cellulase and xylanase activities were pH 8.0 and 9.0 at $60^{\circ}C$, respectively. The crude enzyme had the ability to bind to Avicel and xylan. The analysis of native-PAGE and native-zymograms indicated the cellulosebinding protein showing both cellulase and xylanase activities, whereas SDS-PAGE zymograms showed 4 bands of cellulases and 5 bands of xylanases. Evidence of a cohesinlike amino acid sequence seemed to indicate that the protein complex shared a direct relationship with the cellulosome of Clostridium thermocellum. The crude enzyme from the strain BT14 showed effective degradation of plant biomass. When grown on corn hulls at pH 9.0 and $60^{\circ}C$ under anaerobic conditions, the strain BT14 produced ethanol and acetate as the main fermentation products.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제61권1호
• /
• pp.59-67
• /
• 2018

본 연구는 경상남도 산청군 소재 경남과학기술대학교 학술림에서 채취한 토양으로부터 CMCase와 xylanase를 생산하는 3개의 Bacillus종을 분리하였다. API kit 분석과 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통해 3개의 균 모두 Bacillus종에 속하였으며, Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3로 명명하였다. Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3의 최적 생장온도는 $37^{\circ}C$였으며, CMCase와 xylanase의 활성은 배양 후 12시간에 최고에 달하였다. Bacillus sp. EFL1의 CMCase 효소활성의 최적온도는 $50^{\circ}C$, pH는 5.0이었고, xylanase 효소활성의 최적온도는 $50^{\circ}C$, pH 6.0이었다. Bacillus sp. EFL2의 CMCase활성의 최적온도는 $60^{\circ}C$, pH는 5.0이었고, xylanase 효소활성의 최적온도는 $60^{\circ}C$였고, pH 3.0-9.0까지 비교적 높은 활성을 보였다. Bacillus sp. EFP3의 CMCase의 최적온도는 $50^{\circ}C$, pH는 5.0이었고, xylanase의 최적온도는 $50^{\circ}C$, pH 4.0이었다. Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3의 CMCase는 모두 온도안정성이 낮았다. 또한 Bacillus sp. EFL1과 EFP3의 xylanase 역시 온도안정성이 낮았지만, Bacillus sp. EFL2의 xylanase는 온도안정성이 높았다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.172-176
• /
• 2002

섬유소 폐기물의 생물학적 당화를 위해 분리한 사상균 FJ1은 섬유소 분해효소의 생산성이 뛰어난 신규의 유망한 셀룰라아제 생산균주로 잠정적으로 평가되었다. 사상균 FJ1의 셀룰라아제 생산을 위한 배지조성은, 질소원으로서 0.1% peptone을 사용하였을 경우와, avicel 및 섬유소 폐기물인 볏짚을 혼합하여 사용한 경우 높은 효소생산성을 나타냈다. 경제적인 효소생산을 위한 기질로 섬유소 폐기물의 농도와 혼합비는 1%(w/v)농도에서 볏짚과 펄프를 각각 0.5%(w/v)와 0.5%(w/v)으로 사용하였을 경우 CMCase, xylanase, $\beta$-glucosidase, avicelase의 효소 활성은 각각 24.3, 38.7, 1.5, 0.6 unit/ml 이었다. 이러한 효소생산성은 섬유소 폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여할 수 있으리라 사료된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제26권1호
• /
• pp.50-58
• /
• 2013

A facultative bacterium producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes was isolated from the rumen of a native Korean goat. The bacterium was identified as a Bacillus licheniformis on the basis of biochemical and morphological characteristics and 16S rDNA sequences, and has been designated Bacillus licheniformis JK7. Endoglucanase activities were higher than those of ${\beta}$-glucosidase and xylanase at all temperatures. Xylanase had the lowest activity among the three enzymes examined. The optimum temperature for the enzymes of Bacillus licheniformis JK7 was $70^{\circ}C$ for endoglucanase (0.75 U/ml) and $50^{\circ}C$ for ${\beta}$-glucosidase and xylanase (0.63 U/ml, 0.44 U/ml, respectively). All three enzymes were stable at a temperature range of 20 to $50^{\circ}C$. At $50^{\circ}C$, endoglucanse, ${\beta}$-glucosidase, and xylanase had 90.29, 94.80, and 88.69% residual activity, respectively. The optimal pH for the three enzymes was 5.0, at which their activity was 1.46, 1.10, and 1.08 U/ml, respectively. The activity of all three enzymes was stable in the pH range of 3.0 to 6.0. Endoglucanase activity was increased 113% by $K^+$, while $K^+$, $Zn^+$, and tween 20 enhanced ${\beta}$-glucosidase activity. Xylanase showed considerable activity even in presence of selected chemical additives, with the exception of $Mn^{2+}$ and $Cu^{2+}$. The broad range of optimum temperatures (20 to $40^{\circ}C$) and the stability under acidic pH (4 to 6) suggest that the cellulolytic enzymes of Bacillus licheniformis JK7 may be good candidates for use in the biofuel industry.

• KSBB Journal
• /
• 제17권2호
• /
• pp.195-202
• /
• 2002

사상균 FJ1의 섬유소 분해효소 생산조건을 최적화하기 위해 반응표면 분석법을 이용하였다. 반응표면 분석을 위한 실험 계획법은 중심합성법 계획법을 이용하였으며, 주요 배양인자로서 탄소원의 농도, 질소원의 농도, 혼합탄소원 비율, 그리고 배양시간에 대해 조사하였다. CMCase의 경우에서는 탄소원의 농도 3.5%, 질소원 농도 0.6%, 혼합탄소원인 avicel 및 CMC의 비율 52:48, 그리고 배양시간 5.4일에 33.5 U/mL로 최적화되었고, xylanase의 생산은 3.5%, 7.8%, 54:46의 배양조건에서 5.3일에 52.6 U/mL이었고, $\beta$-glucosidase의 생산은 5.0%, 1.0%, 83:17의 배양조건에서 7일에 2.88 U/mL이었고, avicelase의 생산은 4.0%, 0.9%, 64:36의 배양조건에서 6.5일에 1.84 U/mL로 최적화되었다. 이 중에서 $\beta$-glucosidase의 생산성은 중앙값의 실험조건보다 74% 정도로 가장 높은 효율 향상을 보여 주었다. 실제로 최적 예측조건에서 실증실험을 수행한 결과 본 모델의 타당성이 입증되었다. 본 연구에서 얻은 섬유소 분해 효소 생산 조건 최적화에 관련된 자료들은 산업적으로 효소를 생산하고자 할 때 유용하게 사용될 것이다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제45권6호
• /
• pp.1019-1030
• /
• 2003

본 연구는 국내의 재래 반추동물인 재래산양과 한우의 장내에 서식하며 강력한 섬유소를 분해하는 혐기 곰팡이를 탐색하고 분리하여 섬유소 분해 특성을 구명하고자 실시되었다. 산양의 반추위로부터 16종과 한우의 십이지장 소화물로부터 5종의 혐기 곰팡이를 분리하여 총 21종의 혐기성 곰팡이가 분리되었다. 섬유소 분해효소의 활력을 측정하여 그 중 섬유소 분해력이 높은 4종의 곰팡이에 대하여 광학현미경에 의한 형태학적 관찰을 기초로 동정 작업을 수행하였다. NLRI-M003은 monocentric 성장형태, 구형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 flagella가 다수인 Neocallimastix sp., NLRI-M014는 monocentric 성장형태, 방추형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 flagella가 단수인 Piromyces sp.로, NLRI-T004는 monocentric 성장형태, 난형의 포자낭, filamentous rhizoid 및 유주자의 fagella 수가 다수인 Neocallimastix sp.로 각각 확인되었다. NLRI-M001은 Orpinomyces sp. 와 유사한 것으로 추측되나 지금까지 밝혀진 곰팡이 이외에 다른 밝혀지지 않은 곰팡이가 존재할 가능성이 있을 것으로 평가되어 더욱 더 세부적인 조사가 필요하다고 사료되었다. 혐기 곰팡이의 섬유소 분해 특성을 조사하기 위해 산양의 반추위로부터 분리된 NLRI-M003 혐기 곰팡이 배양액을 2% 첨가하여 혼합 반추위 미생물의 in vitro 건물 분해율을 볏짚과 filter paper를 기질로 하여 조사하였다. 모든 처리구에서 혐기 곰팡이 배양액을 첨가한 첨가구가 무첨가구에 비하여 볏짚의 경우 약 4%이상(p〈0.05) 그리고 filtre paper를 기질로 사용시 11% 이상(p〈0.001)의 분해율이 증가하였다. 또한 CMCase와 xylanase 효소의 활력도 첨가구에서 증가하였으며 특히 반추위 곰팡이는 강력한 xylanase 효소활력이 높음을 보여주었다.