• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.48-58
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• 2009

Glycosyl hydrolase(GH, EC 3.2.1.-)는 둘 또는 그 이상의 탄수화물 및 탄수화물과 비탄수화물 부분사이의 글리코시딕 결합(glycosidic bond)을 가수분해하는 효소이다. GH에 대한 새로운 분류법은 효소들의 아미노산 서열의 유사성과 구조적인 특징에 기초를 두고 있다. 본 논문에서는 CAZy 데이터베이스를 통하여 총 115종에 이르는 GHF 유전자 중에서 지렁이로부터 12종의 GHF 유전자를 동정하였다. 이 중 산업적 응용가능성이 높은 5종의 유전자(GHF2, 5, 17, 18, 20)를 선택하여 다른 동물종에서 보고된 유전자와 비교분석하였다. 그 결과 지렁이 GHF 유전자들은 동종의 다른 유전자들과 높은 아미노산서열 상동성을 나타냈으며 활성부위 등의 주요 아미노산 잔기가 잘 보존되어 있었다. 이들 유전자들은 해충방제제, 식품가공업, 의학적 치료제 및 유기성폐기물 처리 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권6호
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• pp.905-912
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• 2007

A novel ${\beta}-glucosidase$ gene, bglA, was isolated from uncultured soil bacteria and characterized. Using genomic libraries constructed from soil DNA, a gene encoding a protein that hydrolyzes a fluorogenic analog of cellulose, 4-methylumbelliferyl ${\beta}-D-cellobioside$ (MUC), was isolated using a microtiter plate assay. The gene, bglA, was sequenced using a shotgun approach, and expressed in E. coli. The deduced 55-kDa amino acid sequence for bglA showed a 56% identity with the family 1 glycosyl hydrolase Chloroflexus aurantiacus. BglA included two conserved family 1 glycosyl hydrolase regions. When using $p-nitrophenyl-{\beta}-D-glucoside$ (pNPG) as the substrate, the maximum activity of the purified ${\beta}-glucosidase$ exhibited at pH 6.5 and $55^{\circ}C$, and was enhanced in the presence of $Mn^{2+}$. The $K_m\;and\;V_{max}$ values for the purified enzyme with pNPG were 0.16 mM and $19.10{\mu}mol/min$, respectively. The purified BglA enzyme hydrolyzed both pNPG and $p-nitrophenyl-{\beta}-D-fucoside$. The enzyme also exhibited substantial glycosyl hydrolase activities with natural glycosyl substrates, such as sophorose, cellobiose, cellotriose, cellotetraose, and cellopentaose, yet low hydrolytic activities with gentiobiose, salicin, and arbutin. Moreover, BglA was able to convert the major ginsenoside $Rb_1$ into the pharmaceutically active minor ginsenoside Rd within 24 h.

• 한국토양동물학회지
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• 제8권1_2호
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• pp.7-12
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• 2003

지렁이 (Eisenia andrei)의 중장에서 내생의 endoglucanase 유전자의 전체 염기 서열을 동정하였다. ORF의 길이는 1,371 bp이며, 456개의 아미노산으로 번역된다. NCBI에 등록된 가재와 흰개미의 cellulase 및 endo-$\beta$-1, 4-glucanase와 50-51%의 유사성을 보이며, 활성 부위가 잘 보존되어 있었다. 계통수 분석에서는 다른 동물 분류군에서 밝혀진 GHF9 그룹의 cellulase와 근연관계가 없음이 확인되었다.

• 미생물학회지
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• 제42권4호
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• pp.313-318
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• 2006

가정에서 제조된 된장으로부터 cellulase 생산균으로 분리된 고온성 WL-12는 형태적 특성, 생화학적 성질 및 16S rRNA의 염기서열에 근거하여 Bacillus licheniformis로 동정되었다. B. licheniformis WL-12의 cellulase 유전자를 클로닝하여 그 염기서열을 결정한 결과 cellulase 유전자(celA)는 517 아미노산으로 구성된 단백질을 코드하며 1,551 뉴클레오티드로 이루어졌다. 아미노산 잔기배열을 분석한 결과 WL-12의 cellulase는 활성영역과 cellulose 결합영역으로 구성되어 있었으며, glycosyl hydrolase (GH) family 5에 속하는 B. licheniformis, B. subtilis와 B. amyloliquefaciens의 cellulase와 높은 상동성을 보였다. 클론된 celA를 발현용 vector에 도입하여 B. subtilis에서 발현시켜 cellulase 최대생산성이 7.0 units/ml에 이르렀다.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.80-89
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• 2007

셀룰로오스 가수분해효소의 하나인 endo-${\beta}$-1,4-D-glucanase의 유전자를 지렁이 Eisenia anderi의 중장으로부터 클로닝하여 EaEG2와 EaEG3로 명명하였다. 두 유전자의 염기는 1368bp이며, 개시코돈을 포함하여 456개의 아미노산을 코딩한다. N-말단 지역의 20개 잔기들은 signal peptide이다. 두 유전자의 전체 아미노산 염기서열은 glycosyl hydrolase family 9에 속하며, 같은 종류의 셀룰로오스 가수분해효소를 분비하는 흰개미, 바퀴벌레, 가재 그리고 연체동물과 51-55%의 높은 상동성을 보였다. 지렁이의 EaEG2와 EaEG3는 가수분해활성에 중요한 세 부분이 잘 보존되어 있다. 아미노산 염기서열을 이용한 계통수 분석에서 GHF9 그룹은 절지동물, 박테리아, 식물, 환형동물 및 연체동물의 5개 그룹으로 분석되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권7호
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• pp.913-922
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• 2013

An agar-degrading bacterium was isolated from red seaweed (Gelidium amansii) on a natural seawater agar plate, and identified as Saccharophagus sp. AG21. The ${\beta}$-agarase gene from Saccharophagus sp. AG21 (agy1) was screened by long and accurate (LA)-PCR. The predicted sequence has a 1,908 bp open reading frame encoding 636 amino acids (aa), and includes a glycosyl hydrolase family 16 (GH16) ${\beta}$-agarase module and two carbohydrate binding modules of family 6 (CBM6). The deduced aa sequence showed 93.7% and 84.9% similarity to ${\beta}$-agarase of Saccharophagus degradans and Microbulbifer agarilyticus, respectively. The mature agy1 was cloned and overexpressed as a His-tagged recombinant ${\beta}$-agarase (rAgy1) in Escherichia coli, and had a predicted molecular mass of 69 kDa and an isoelectric point of 4.5. rAgy1 showed optimum activity at $55^{\circ}C$ and pH 7.6, and had a specific activity of 85 U/mg. The rAgy1 activity was enhanced by $FeSO_4$ (40%), KCl (34%), and NaCl (34%), compared with the control. The newly identified rAgy1 is a ${\beta}$-agarase, which acts to degrade agarose to neoagarotetraose (NA4) and neoagarohexaose (NA6) and may be useful for applications in the cosmetics, food, bioethanol, and reagent industries.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.31-37
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• 2010

Chitinase (EC 3.2.1.14)는 곰팡이와 곤충 등에서 세포벽이나 외골격을 형성하는 생물학적 방어기질의 구성 요소인 chitin의 ${\beta}$-1,4-linkages를 가수분해하는 효소이다. 이러한 chitinase를 포함하는 Glycosyl hydrolases 18 family는 Archea, Prokaryotes 그리고 Eukaryotes에 널리 퍼져 있는 Ancient gene으로 알려져 있다. 그 중, 지렁이는 곰팡이와 세균이 많은 환경에서 자라기 때문에 이러한 미생물들의 공격으로부터 스스로를 보호할 수 있는 면역체계를 가지고 있는 것으로 알려져 왔다. 본 연구에서는, 붉은줄지렁이 (Eisenia andrei)의 중장에서 발현되는 Chitinases의 cDNA 서열을 얻기 위해 기존에 알려져 있던 EST 서열을 가지고 RT-PCR 및 RACE-PCR을 수행하였고 이를 통해 E. andrei의 중장에서 발현되는 Chitinase의 특성을 동정 및 규명하였다. 그 결과 309개의 아미노산을 암호화하는 927개의 염기 서열을 얻을 수 있었으며 다른 종들의 Chitinases와 아미노산 서열을 비교 분석한 결과 지렁이의 Chitinase는 Glycosyl hydrolases 18 family에 속하고, 기질 결합과 촉매 작용에 관여하는 2개의 영역이 잘 보존되어 있는 것으로 나타났다.

• 미생물학회지
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• 제50권4호
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• pp.327-333
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• 2014

산성 배지에서 성장하며 mannanase를 생산하는 균으로 분리된 Bacillus sp. YB-1401과 B. amyloliquefaciens YB-1402로부터 mannanase 유전자를 각각 클로닝하고 그 염기서열을 분석한 결과 2개 유전자는 동일하게 360 아미노산으로 구성된 단백질을 코드하며 1,080 뉴클레오티드로 구성되어 있다. 아미노산 잔기 배열의 유사성을 분석한 결과 이들 mannanases는 서로 4개의 잔기가 다르며 glycosyl hydrolase family 26에 속하는 mannanase와 상동성이 높았다. 재조합 대장균이 생산하는 YB-1402 유래의 His-tagged mannanase (HtMAN1402)가 YB-1401 유래의 His-tagged mannanase (HtMAN1401)에 비해 열안정성과 산성 pH에서 안정성이 높았다. 특히 HtMAN1402는 pH 3.0에서 4시간 방치 후에도 약 50% 이상의 잔존활성을 보여 사료첨가용 효소로 사용되기에 적합한 특성을 보였다. 또한 이들 효소는 $Ca^{2+}$ 이온에 의해 열안정성이 증가하는 것으로 확인되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권5호
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• pp.776-783
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• 2018

The agarase gene gaa16a was identified from a draft genome sequence of Gilvimarinus agarilyticus JEA5, an agar-utilizing marine bacterium. Recently, three agarase-producing bacteria, G. chinensis, G. polysaccharolyticus, and G. agarilyticus, in the genus Gilvimarinus were reported. However, there have been no reports of the molecular characteristics and biochemical properties of these agarases. In this study, we analyzed the molecular characteristics and biochemical properties of agarases in Gilvimarinus. Gaa16A comprised a 1,323-bp open reading frame encoding 441 amino acids. The predicted molecular mass and isoelectric point were 49 kDa and 4.9, respectively. The amino acid sequence of Gaa16A showed features typical of glycosyl hydrolase family 16 (GH16) ${\beta}$-agarases, including a GH16 domain, carbohydrate-binding region (RICIN domain), and signal peptide. Recombinant Gaa16A (excluding the signal peptide and carbohydrate-binding region, rGaa16A) was expressed as a fused protein with maltose-binding protein at its N-terminus in Escherichia coli. rGaa16A had maximum activity at $55^{\circ}C$ and pH 7.0 and 103 U/mg of specific activity in the presence of 2.5 mM $CaCl_2$. The enzyme hydrolyzed agarose to yield neoagarotetraose as the main product. This enzyme may be useful for industrial production of functional neoagaro-oligosaccharides.

• 유기물자원화
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• 제16권4호
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• pp.64-73
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• 2008

glysosyl hydrolase의 하나인 CCF 유사 유전자를 지렁이 Eisenia anderi의 중장으로부터 분리하여 클로닝하였다. 이 유전자의 전체 염기서열 크기는 1,152bp로 나타났으며 개시코돈을 포함하여 384개의 아미노산을 인코딩한다. N-말단 지역의 17개 잔기들은 signal peptide이다. CCF 관련 유전자의 아미노산 서열을 분석한 결과 본 연구에서 분리한 CCF 유사 유전자는 glycosyl hydrolase family 16 (GHF16)에 속하며, 다른 종의 지렁이에서 밝혀진 CCF 및 CCF-유사 단백질과 79~99%의 높은 상동성을 보였다. 여러 지렁이 종에서 분리된 CCF 및 CCF-유사 단백질들은 가수분해활성에 중요한 polysacchride-binding motif와 glucanase motif가 100% 상동성을 나타냈다. 본 연구의 대상종과 유사종인 E. fetida에서 분리된 CCF는 이 종의 서식지가 미생물 활성이 높은 부패 유기질층이기 때문에 다른 종의 CCF에 비해 높은 기질인식 특이성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 사실은 본 연구에서 분리한 CCF도 넓은 기질 특이성을 갖고 있을 가능성을 제시해 주고 있으며 이는 산업적 응용 측면에서 유용한 특징 중의 하나라고 생각된다. BLASTX를 이용한 계통수 분석 결과 GHF16 효소는 크게 후생동물군, 녹색식물군, 진정세균군 등의 세 그룹으로 나눌 수 있었으며, 후생동물군의 GHF16은 다시 촉수담륜동물형와 탈피동물형(후생동물형 포함)으로 나뉘어졌다. 본 연구에 의해 E. andrei로부터 분리된 CCF-유사 단백질의 더 많은 생물학적 특성 연구를 통해 ${\beta}$-D-글루칸의 분해 및 생산을 조절하는 산업적 활용이 가능할 것으로 사료된다.