• 생명과학회지
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• 제18권11호
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• pp.1617-1624
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• 2008

키틴과 그 탈아세틸화된 형태인 키토산은 지구 상에 가장 풍부하게 존재하는 바이오매스의 하나이다. 키틴과 키토산은 항균활성, 면역증강, 중금속 흡착 등 다양한 생리활성을 보이고 있으며 식품, 의약품, 환경산업 등에서 다양하게 응용되고 있다. 이러한 키틴/키토산을 가수분해하는 효소들과 그 3차구조, 유전자들이 세균, 고세균, 진핵생물등 모든 생물종에서 보고되어 왔다. 탄수화물을 가수분해하는 효소들은 그 아미노산 서열에 따라 CAZy (Carbohydrate Active Enzymes) 데이터베이스에 분류되었는데 흥미롭게도 최근까지 키틴가수분해효소와 키토산가수분해효소들은 14개의 glycosyl hydrolase (GH) family들로 분류되어 있다(GH2, GH5, GH7, GH8, GH18, GH19, GH20, GH46, GH48, GH73, GH75, GH80, GH84, GH85). 본 총설에서는 새로운 유전자원를 찾기위한 한 방편으로서 최근에 새롭게 분류된 glycosyl hydrolase family의 분류법에 따라 각각의 GH family에 속하는 키틴/키토산가수분해효소의 종류 및 구조, 그리고 그 효소적 특징에 대하여 논하고자 한다.

• 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.

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2008년도 제49회 학술심포지움 및 국제학술대회
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• pp.50.1-50.1
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• 2008

• 미생물학회지
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• 제54권2호
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• pp.126-135
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• 2018

여러 종류의 mannanase를 생산하는 Cellulosimicrobium sp. YB-43으로부터 mannanase B를 암호하는 manB 유전자와 효소의 특성이 보고된 바 있다. Mannanase C (ManC)로 명명한 효소의 유전자가 manB 유전자의 하류에 위치한 것으로 예상되어 이를 중합효소 연쇄반응으로 클로닝하여 manC 유전자의 염기서열을 결정하였다. ManC는 448 아미노산 잔기로 구성된 것으로 확인되었으며 glycosyl hydrolase family 5에 속하는 mannanase와 상동성이 높은 활성영역과 탄수화물 결합영역(CBM2)이 존재하였다. ManC의 활성영역은 Streptomyces sp. SirexAA-E (55.8%; 4FK9_A) 및 S. thermoluteus (57.6%; BAM62868)의 mannanase와 아미노산 배열의 상동성이 55% 이상으로 가장 높았다. Signal peptide 영역이 제거되고 카르복실 말단에 hexahistidine이 연결되도록 제조한 His-tagged ManC (HtManC)의 유전자를 재조합 대장균에서 발현하여 균체 파쇄액으로부터 HtManC를 정제하였다. HtManC은 $65^{\circ}C$와 pH 7.5에서 최대 활성을 보였으며 pH 7.5~10범위에서 활성에 큰 변화가 없었다. HtManC는 locust bean gum (LBG)과 konjac에 대한 분해 활성이 guar gum과 ivory nut mannan (ivory nut)에 비해 높았다. 최적 반응조건에서 LBG를 기질로 하여 반응 동력학적 계수를 측정한 결과 Vmax와 Km이 68 U/mg과 0.45 mg/ml로 나타났다. HtManC에 의한 만노올리고당(MOS)과 mannan의 분해산물을 TLC로 관찰한 결과 mannobiose 보다 중합도가 큰MOS로부터 mannobiose와 mannotriose가 주된 분해산물로 생성되었다. 또한 LBG, konjac과 ivory nut의 분해산물로 mannobiose와 소량이 mannose가 공통적으로 관찰되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권2호
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• pp.158-166
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• 2020

Paenibacillus woosongensis의 xylanase 유전자를 클로닝하고 그 염기서열을 결정하였다. Xylanase 유전자는 xyn10A로 명명되었으며, 481 아미노잔기로 구성된 단백질을 코드하는 1,446개 뉴클레오티드로 구성되었다. 추론된 아미노산 배열에 따르면 Xyn10A는 glycosyl hydrolase family 10 xylanase와 상동성이 높은 활성영역과 카르복실 말단에 탄수화물을 결합하는 것으로 추정되는 영역이 포함된 다영역 효소로 확인되었다. DEAE-Sepharose와 Phenyl-Separose 컬럼 크로마토그래피 과정을 통해 P. woosongensis xyn10A 유전자를 함유한 재조합 대장균의 균체 파쇄상등액으로부터 Xyn10A를 정제하였다. 정제된 Xyn10A의 아미노 말단 배열이 GIANGSKF로 결정되었으며 이는 SignalP5.0 server로 예측된 signal peptide의 다음 아미노산 배열과 정확하게 일치하였다. 정제된 Xyn10A는 33 kDa 크기의 절단된 단백질이며 균체내 분해에 의해 카르복시 말단에서 CBM이 제거된 것으로 판단된다. 정제된 효소는 최적 pH와 온도가 6.0과 55-60℃이며 oat spelt xylan에 대한 반응 동력학적 계수 V_max와 K_m이 298.8 U/mg과 2.47 mg/ml로 각각 나타났다. 효소는 birchwood xylan이나 oat spelt xylan보다 arabinoxylan에 대한 활성이 높았으며 para-nitrophenyl-β-xylopyranoside에 대해 낮은 활성을 보였다. Xyn10A의 활성은 Cu²⁺, Mn²⁺과 SDS에 의해서 크게 저해되었으며 K⁺, Ni²⁺과 Ca²⁺에 의해는 상당하게 증진되었다. 또한 이 효소는 xylobiose 보다 중합도가 큰 자일로올리고당을 분해하였으며, 자일로올리고당의 최종 가수분해 산물은 xylose와 xylobiose로 확인되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권8호
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• pp.1073-1080
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• 2014

A total of 10 cellulase-producing bacteria were isolated from soil samples irrigated with paper and pulp mill effluents. The sequencing of 16S rRNA gene revealed that all isolates belonged to different species of genus Bacillus. Among the different isolates, B. subtilis IARI-SP-1 exhibited a high degree of ${\beta}$-1,4-endoglucanase (2.5 IU/ml), ${\beta}$-1,4-exoglucanase (0.8 IU/ml), and ${\beta}$-glucosidase (0.084 IU/ml) activity, followed by B. amyloliquefaciens IARI-SP-2. CMC was found to be the best carbon source for production of endo/exoglucanase and ${\beta}$-glucosidase. The ${\beta}$-1,4-endoglucanase gene was amplified from all isolates and their deduced amino acid sequences belonged to glycosyl hydrolase family 5. Among the domains of different isolates, the catalytic domains exhibited the highest homology of 93.7%, whereas the regions of signal, leader, linker, and carbohydrate-binding domain indicated low homology (73-74%). These variations in sequence homology are significant and could contribute to the structure and function of the enzyme.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권12호
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• pp.1699-1706
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• 2014

A lichenase gene (mt-lic) was identified for the first time through function-based screening of a soil metagenomic library. Its deduced amino acid sequence exhibited a high degree of homology with endo-${\beta}$-1,3-1,4-glucanase (having both lichenase and chitosanase activities), encoded by the bgc gene of Bacillus circulans WL-12. The recombinant lichenase overexpressed and purified from Escherichia coli was able to efficiently hydrolyze both barley ${\beta}$-glucan and lichenan. The enzyme showed maximal activity at a pH of 6.0 at $50^{\circ}C$, with Azo-barley-glucan as the substrate. The metal ions $Mn^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, and $Fe^{2+}$ enhanced the enzymatic activity, whereas the $Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$ ions inhibited the enzymatic activity. The $K_m$ and $V_{max}$ values of the purified lichenase were determined to be 0.45 mg/ml and 24.83 U/min/mg of protein, respectively.

• 농업생명과학연구
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• 제46권2호
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• pp.129-137
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• 2012

A carboxymethyl cellulase gene, cel5B, was cloned, sequenced, and expressed in Escherichia coli. pRCS20 in E. coli was identified from metagenomic cosmid library of cow rumen for cellulase activity on a carboxymethyl cellulose agar plates. Cosmid clone (RCS20) was partially digested with Sau3AI, ligated into BamHI site of pBluescript II SK+ vector, and transformed into E. coli $DH5{\alpha}$. The insert DNA of 1.3 kb was obtained, designated cel5B, which has the activity of hydrolyzation of CMC. The cel5B gene had an open reading frame (ORF) of 1,059 bp encoding 352 amino acids with a signal peptide of 48 amino acids and the conserved region, VIYEIYNEPL, belongs to the glycosyl hydrolase family 5. The molecular mass of Cel5B protein expressed from E. coli $DH5{\alpha}$ exhibited to be about 34 kDa by CMC-SDS-PAGE. The optimal pH was 8.0, and the optimal temperature was about $50^{\circ}C$ for its enzymatic activity.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권10호
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• pp.1446-1454
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• 2021

Herein, we cloned and expressed an endo-β-1,4-glucanase gene (celA1805) from Bacillus subtilis B111 in Escherichia coli. The recombinant celA1805 contains a glycosyl hydrolase (GH) family 8 domain and shared 76.8% identity with endo-1,4-β-glucanase from Bacillus sp. KSM-330. Results showed that the optimal pH and temperature of celA1805 were 6.0 and 50℃, respectively, and it was stable at pH 3-9 and temperature ≤50℃. Metal ions slightly affected enzyme activity, but chemical agents generally inhibited enzyme activity. Moreover, celA1805 showed a wide substrate specificity to CMC, barley β-glucan, lichenin, chitosan, PASC and avicel. The K_m and V_max values of celA1805 were 1.78 mg/ml and 50.09 µmol/min/mg. When incubated with cellooligosaccharides ranging from cellotriose to cellopentose, celA1805 mainly hydrolyzed cellotetrose (G4) and cellopentose (G5) to cellose (G2) and cellotriose (G3), but hardly hydrolyzed cellotriose. The concentrations of reducing sugars saccharified by celA1805 from wheat straw, rape straw, rice straw, peanut straw, and corn straw were increased by 0.21, 0.51, 0.26, 0.36, and 0.66 mg/ml, respectively. The results obtained in this study suggest potential applications of celA1805 in biomass saccharification.

• 생명과학회지
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• 제16권7호
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• pp.1148-1157
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• 2006

초고온성 세균인 Thermotoga maritima로부터 ${\beta}-glucosidase$ 유전자를 클로닝한 후 대장균 숙주에서 발현시켰다. 이 효소는 salicin, arbutin, $_pNPG$과 같은 탄소원의 ${\beta}$-글루코시드 결합을 가수분해하였다. 721개의 아미노산을 암호화하는 2,166 bp의 DNA 염기서열로된 유전자이였다. 다른 ${\beta}-glucosidase$ 효소들과 단백질 유사성을 비교한 결과 glycosyl hydrolase family 3에 속하였으며 MUG-nondenaturing PAGE와 SDS-PAGE에 의해 확인된 단백질의 크기는 약 81 kDa이었다. 효소활성은 pH 7.0, $80^{\circ}C$에서 가장 높은 활성을 나타냈으며 이 효소의 아미노산 서열에 있는 두 개의 아미노산 잔기 (232번 글루탐산과 242번 아스파르트산 잔기)를 알라닌으로 치환시켜 활성이 없어지는 것으로 보아 이 두 잔기가 효소활성에 중요한 역할을 하는 것으로 추정된다.