서해안 해수로부터 분리한 한천분해 해양미생물 Pseudoalteromonas sp. H9의 동정 및 특성 연구
지원재1, 윤영상2, 김종희3, 홍순광2*
1국립생물자원관유용자원분석과
2명지대학교생명과학정보학부
3서일대학교식품영양과
Received: March 9, 2015 / Revised: May 11, 2015 / Accepted: May 11, 2015
서 론
한천은홍조류세포벽의주요구성성분으로서
agaropectin
과agarose
로구성되어있다.
아가로스는3,6-anhydro-
α-
L- galactose
와β-
D-galactose
를unit
로하여반복적으로연결되 어 있는polymer
이고,
아가로펙틴은3,6-anhydro-
α-
L- galactose
에sulfoxyl, methoxyl, pyruvate
등의잔기가수식 되어있는점이아가로스와구별된다.
아가로스를구성하는두 종류의 잔기인
3,6-anhydro-
α-
L-galactose
와 β-
D- galactose
는 α-1,3
결합에 의해서 연결되어 있고,
β-
D- galactose
는β-1,4
결합에의해서뒤에위치한3,6-anhydro-
α-
L-galactose
와연결되어있는구조를형성한다.
따라서한 천의효소적분해에는α-
결합을가수분해하는α-agarase
와 β-
결합을인식하는β-agarase
가필요하다.
α-agarase
는한 천을분해하여3,6-anhydro-
L-galactose
를환원말단에갖는 일련의 한천올리고당(agarooligosaccharide)
을 만들며,
β- agarase
는D-galactose
를환원말단에갖는네오아가로올리 고당(neoagarooligosaccharide)
을생산한다[4]. (
네오)
아가로 올리고당은온도안정성,
정장작용,
저칼로리등의특성을 갖고있으며,
비만및대사질환치료와예방효과등이있어Isolation and Characterization of an Agar-hydrolyzing Marine Bacterium, Pseudoalteromonas sp. H9, from the Coastal Seawater of the West Sea, South Korea
Won-Jae Chi
1, Young Sang Youn
2, Jong-Hee Kim
3, and Soon-Kwang Hong
2*
1
Biological and Genetic Resource Assessment Division, National Institute of Biological Resource, Incheon 404-170, Republic of Korea
2
Department of Biological Science, Myongji University, Yongin 449-728, Republic of Korea
3
Department of Food and Nutrition, Seoil University, Seoul 131-702, Republic of Korea
An agarolytic marine bacterium (H9) was isolated from the coastal seawater of the West Sea, South Korea. The isolate, H9, was gram-negative and rod-shaped with a smooth surface and polar flagellum. Cells grew at 20 −30
oC, between pH 5.0 and 9.0, and in ASW-YP (Artificial Sea Water-Yeast extract, Peptone) media containing 1 −5% (w/v) NaCl. The G+C content was 41.56 mol%. The predominant isoprenoid quinone in strain H9 was ubiquinone-8. The major fatty acids (>10%) were C
16:1ω7c (34.3%), C
16:0(23.72%), and C
18:1ω7c (13.64%). Based on 16S rRNA gene sequencing, and biochemical and chemotaxo- nomic characterization, the strain was designated as Pseudoalteromonas sp. H9 (=KCTC23887). In liquid culture supple- mented with 0.2% agar, the cell density and agarase activity reached a maximum level of OD = 4.32 (48 h) and OD = 3.87 (24 h), respectively. The optimum pH and temperature for the extracellular crude agarases of H9 were 7.0 and 40
oC, respec- tively. Thin-layer chromatography analysis of the agarase hydrolysis products revealed that the crude agarases hydrolyze aga- rose into neoagarotetraose and neoagarohexaose. Therefore, the new agar-degrading strain, H9, can be applicable for the production of valuable neoagarooligosaccharides and for the complete degradation of agar in bio-industries.
Keywords: Agarase, marine bacterium, Pseudoalteromonas sp. H9, phylogenetic analysis
*Corresponding author
Tel: +82-31-330-6198, Fax: +82-31-335-8249 E-mail: [email protected]
© 2015, The Korean Society for Microbiology and Biotechnology
기능성식품
,
의약품,
화장품분야등다양한산업에응용될 수있다[10].
또한(
네오)
아가로올리고당은hydrolase
에의 해서최종적으로3,6-anhydro-
L-galactose
와D-galactose
로 분해되는데,
D-galactose
는감미료또는바이오에탄올생산 등에사용될수있다. 3,6-anhydro-
L-galactose
는신기능성 물질합성을위한전구체로사용될수있으며,
미백및항염 증효과가뛰어난것으로보고되었다[22].
효소를이용한한 천분해방법은화학적분해방법에비해환경친화적이며,
원 하는길이의올리고당을선택적으로생산할수있다는장 점이있다.
자연친화적방법으로기능성(
네오)
아가로올리고당을생산하기위해서는
agarase
에대한연구가필요하며,
우선적으로활성이뛰어난
agarase
를생산하는신규미생물 의동정이선행되어야한다.
본연구그룹은대한민국서해연안의해수로부터
agarase
를생산하는신규미생물을확보하여동정하고그특성을규 명함으로써,
우리나라의생물자원및유전자원을확보하고,
해양자원인한천을이용한산업발전에응용하고자하였다.
그결과, 40
oC
에서최대활성을나타내는agarase
를생산하 는균주H9
을분리하였으며,
본논문에서는H9
균주의동 정,
생리적·
생화학적특성을서술하였다.
재료 및 방법
Agarase 생산 미생물의 분리
해수에서식하는
agarase
생산미생물을분리하기위해서,
충청남도보령시대천인근에위치한호도근해의해수를채 취하여멸균수에10
-1−10
-5으로희석한후ASW-YP
평판고 체배지(6.1 g Tris base, 12.3 g MgSO
4, 0.74 g KCl, 0.13 g (NH
4)
2HPO
4, 17.5 g NaCl, 0.14 g CaCl
2, 1% Yeast extract, 0.3% bacto peptone, 1.5% agar; per liter; pH 7.2)
에도말 하였다.
도말한평판고체배지는28
oC
에서2
일간배양한후성장하는모든
colony
들을새로운고체배지에접종하였다(replica
제작). 28
oC
에서2
일배양 후Lugol's Iodine
용액(0.05 M Iodine in 0.12 M KI)
으로염색하여colony
주변에 아가분해활성을나타내투명하게보이는colony
를선별하였 다.
선별된 미생물 균주는 새로운ASW-YP
또는marine agar (Difco 2216)
고체배지에옮겨서2
일간배양하여colony
의모양,
색깔,
투명도,
크기등을관찰하여형태적특성을 토대로3
개의그룹으로나누었다.
이들3
개의그룹에서각 각한균주씩을대표균주로선정하여16S rRNA
유전자염 기서열을분석하였다.
최종적으로활성이우수한균주H9
을 선택하여본연구에사용하였다.
균주 H9의 형태적·생리적 특성 분석
균주
H9
는Gram stain kit (BD Biosciences, USA)
를사용하여염색한후현미경으로관찰하였다
.
균주H9
의균체 크기및모양그리고flagella
의유무는2
일간고체배지에서 배양된균체를1% phosphotungstic acid (PTA)
로염색한후 투과전자현미경(JEM1010, JEOL, Japan)
으로관찰하였다.
탄소원 사용 및 발효,
효소생산 등의 생리적 특성은API 20NE
와API ZYM kit (Biomérieux, France)
를사용하여제 조사의지침에따라수행하였다.
단,
제공되는배지에NaCl
을최종농도2%
가되도록첨가하여28
oC
에서2
일간배양한 후관찰하였다.
균주H9
의성장특성은, NaCl
을최종농도0 −10% (1%
간격)
가되도록각각첨가한ASW-YP
고체배지 에균주를접종한후4
일간배양하여성장을관찰하였다.
균 주H9
의성장에영향을미치는pH
조건을알아보기위해서, pH 4.0-pH 10.0 (pH 1.0
의간격)
의고체배지를만들어균주 를접종한후4
일간배양하여성장을관찰하였다.
또한배양 온도에따른성장을관찰하기위해서4, 15, 20, 25, 37, 40
oC
에서각각4
일간배양하여성장을관찰하였다.
H9 균주의 생화학적 특성 분석
균주
H9
을ASW-YP
고체배지로28
oC
에서2
일간배양후 회수된균체를분석에사용하였다.
주요퀴논은C18
컬럼을 사용한역상-HPLC
로분석하였다. HPLC
시스템(Younglin SP930D, Korea)
에 역상 칼럼인Spherisorb 5
μm ODS2 (250 mm
×4.6 mm, Waters Corp., USA)
를장착하여사용 하였으며,
이동상(
메탄올:
아이소프로필에테르= 4:1)
은1.0 ml/min
유속으로사용하였다.
균체의지방산은methyl ester
화[14]
시킨fatty acid methyl esters (FAME)
혼합물을Microbial Identification System (MIDI)
의지침[18]
에따라Gas chromatography (Agilent technologies 6890, USA)
방법으로분석하였다. HP ultra 2
컬럼(25 m
×0.2 mm phenyl methyl silicone fused silica capillary column)
을이용하여지방산을분리하고
Sherlock system
으로검출하여분석하였다
.
초기온도170
oC
에서 분당5
oC
씩 상승시킨 후최종300
oC
에서2
분간유지하였으며, carrier gas
는H
2를사용하 였고makeup gas
는N
2를 사용하였다. Genomic DNA
의G+C
농도 분석은 역상-HPLC (C18
컬럼,
이동상0.2 M NH
2H
2PO
4(pH 4.5):acetonitrile = 20:1,
유속1 ml/min)
를이용하였다[12].
16S rRNA 유전자 염기서열 해독 및 계통수 제작
균주
H9
을ASW-YP
액체배지에서2
일간 진탕배양 후15,000 rpm
에서10
분간원심분리하여균체만을회수하였다.
회수된균체로부터genomic DNA
를Genomic DNA extraction
kit (DyneBio, Korea)
로추출하여PCR
주형으로사용하였 다. 16S rRNA
유전자는bacterial universal primer (27F
와1492R)
를사용하여증폭하였으며[19],
증폭된DNA
단편은
pGEM-T easy vector (Promega, USA)
에 클로닝한 후 염기서열을분석하였다.
분석된16S rRNA
유전자염기서열 은GenBank
에JF965427
로등록하였으며, National Center for Biotechnology Information (NCBI)
의BlastN program
을사용하여GenBank database
의정보로부터염기서열의 상동성 검사를수행하였다.
또한EzTaxon database (http://
www.eztaxon.org/)
로부터표준균주의16S rRNA
유전자염 기서열을확보하여계통발생적연관성을분석하였다.
확보 된염기서열들간의Multi alignment
는ClustalW program (www.soft82.com/download/windows/clustalW2/)
을사용하 였고5'-
과3'-
말단의gap
은GeneDoc program
으로편집하였 다.
진화적거리(evolutionary distance matrix)
는Kimura’s two-parameter evolutionary model [9]
에 의해 계산되었고, Neighbor-Joining (N-J)
법[17]
으로계통수를제작하였다.
신 뢰도(bootstrap value)
는1,000
회의재구성된자료로부터새 롭게tree
를제작하여계산하였다.
균주 H9의 성장 및 agarase 생산
균주
H9
을ASW-YP
액체배지와최종농도0.2%
로agar
가첨가된
ASW-YPA
액체배지에각각96
시간동안배양하면서(28
oC, 180 rpm) 24
시간 간격으로 샘플을 채취하였다.
600 nm
에서흡광도를측정하여샘플의균체성장을측정하였고
, 14,000 rpm
에서10
분간 원심분리후샘플상등액의agarase
활성을측정하였다. Agarase
활성은0.2% agarose (AMRESCO LLC., USA)
를 기질로 하는3,5-dinitrosalicylic acid (DNS)
법[13]
으로540 nm
에서흡광도를측정하였다.
단,
효소반응은20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0)
를사용하 여40
oC
에서수행하였다.
균주 H9 배양액으로부터 조효소의 준비
균주
H9
을ASW-YPA
액체배지에서24
시간 배양한 후14,000 rpm
에서10
분간원심분리하여균체가제거된배양액 을회수하였다.
준비된배양액은ultrafiltration (3 kDa cut- off, PALL, USA)
으로10
배농축하여조효소로사용하였다.
Agarase 효소활성에 미치는 온도와 pH의 효과온도조건에따른
H9
의총agarase
의효소활성을조사하 기위해서,
준비된조효소를이용하여25-50
oC (5
oC
간격)
에 서각각agarose
를기질로하는효소반응(20 mM Tris-HCl buffer, pH 7.0)
을10
분간실시하여, DNS
법으로활성을측 정하였다. pH
조건에따른agarase
의효소활성은pH 6.0- 10.0 (pH 1.0
의간격)
의조건에서40
oC
로10
분간효소반응 을 실시하여 측정하였다.
이 때 사용된 버퍼는20 mM MOPS buffer (pH 6.0−7.0), 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0−9.0), 20 mM Glycine-NaOH buffer (pH 9.0−10.0)
이다.
Thin layer chromatography 분석
조효소
10
μl
를0.2% agarose
가 포함된20 mM Tris- HCl buffer (pH 7.0)
에첨가한후40
oC
에서24
시간동안반응하면서
12
시간 간격으로 반응액을 취하여, Thin layer
chromatography (TLC)
방법으로가수분해산물을분석하였 다[5].
반응액(10
μl)
을Silica Gel 60 plate(EMD Merck AG, Darmstadt, Germany)
에 로드하고n-butanol, acetic acid
및물(2:1:1, v/v/v)
의용매시스템상에서2
회연속전개 하여분리하였다.
플레이트에30%(w/v)
황산이함유된에탄 올용액을분무하고120
oC
로가열하여분리된산물을발색 하였다.
결과 및 고찰
균주 H9의 형태적 특성
충청남도대천 인근에위치하는 호도 해안에 서식하는
agarase
생산미생물한종을선발하여균주H9
으로명명하 였다.
균주H9
은Korean Collection for Type Cultures (KCTC)
에KCTC23889
로기탁하였다.
균주H9
은marine agar (MA; Difco 2216)
와ASW-YP
고체배지에서노란색을 띄며매끈한표면을갖는colony
를형성하였고(Fig. 1A),
그램염색결과
Gram
음성으로판명되었다.
투과전자현미경관찰결과
, H9
균체는세로1.5 −2.0
μm
가로0.6 −0.8
μm
크 기이며,
각각의세포에는1
개의polar flagellum
을갖고있 는것으로관찰되었다(Fig. 1B).
균주
H9
은배지내에Na
+이온이존재하지않으면자라지 않는Na
+ 요구성균주로관찰되었고Na
+이온농도가6%
이 상에서는성장하지못하였으며, 2−3%
의농도에서최적의성 장이관찰되었다. H9
은pH 4.0
이하와pH 10.0
이상의조 건에서는성장하지못하였지만, pH 5.0 −pH 9.0
의조건에서는성장할수있고
pH 7.0−pH 8.0
의중성조건에서최적의성장이관찰되었다
.
또한H9
균주는10
oC
이하와40
oC
이상 의온도조건에서는성장하지못하지만, 15
oC
에서약한성 장을나타내고25−30
oC
에서최적의성장이관찰되었다.
균주 H9의 생리적 특성
API 20NE kit
를사용한생리적특성분석결과, nitrate
reduction, indole production,
D-glucose fermentation
등 의 반응과urease, arginine dihydrolase,
β-galactosidase
등의 효소생산에서 음성으로 관찰되었다. Arabinose,
mannose, potassium gluconate, capric acid, adipic acid,
phenylacetic acid
등의assimilation
반응에서음성으로관 찰되었다.
그러나esculin hydrolysis, gelatinase
등의효소 반응은 양성을 보였고 D-glucose, mannitol, N-acetyl-
glucosamine,
D-maltose, malic acid, trisodium citrate
등의
assimilation
반응은양성으로관찰되었다.
API ZYM kit
를사용한균주H9
의효소생산분석 결과, alkaline phosphatase, esterase (C4), esterase lipase (C8), leucine arylamidase, valine arylamidase, cystine arylamidase, trypsin,
α-chymotrypsin, acid phosphatase, naphtol-AS-BI-phosphohydrolase,
α-galactosidase,
α-
glucosidase, N-acetyl-
β-glucosamidase
등의효소반응이양 성으로 관찰된 반면, lipase (C14),
β-galactosidase,
β- glucuronidase,
β-glucosidase,
α-mannosidase,
α-fucosidase
등의효소반응은음성으로관찰되었다.
균주H9
과계통발생 적연관관계가높은표준균주들의형태적·
생리학적특성을Table 1
에비교하였다.
Fig. 1. Isolation of agarolytic bacterial strain H9. (A) Detection of agarolytic activity on agar plates. The strain was cultured on ASW- YP plates at 28
oC for 2 days and the plate was stained with Lugol’s iodine solution. (B) Transmission electron microscopy (TEM) analysis.
Cells cultured on ASW-YP agar plates at 28
oC for 2 days were stained with 1% (w/v) phosphotungstic acid and observed with transmission electron microscopy. Bar, 1 μm.
Table 1. Phenotypic and chemotaxonomic characteristics of strain H9 and its related strains.
Characteristics 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Pigmentation - - - - - + - - -
Growth at:
4
oC - + - - + - + + +
37
oC + + - - - - - - -
6% NaCl - + + + + + + + +
Enzyme activity of:
Agarase + - + + - - - - -
Esculin hydrolysis + ND ND - ND ND ND ND +
β
-Galactosidase - ND ND + ND ND ND ND +
Lipase (C14) - + + + ND ND + + -
Fermentation of:
D
-Glucose - + + - + - ND ND -
Assimilation of:
Mannose - - + - - + - - +
N-acetyl-glucosamine + - - - - - - ND -
G+C content (mol%) 41.6 42.7 42.1 42.1 38.9 43.6 40.2 42.1 42.3
Strains: 1, strain H9; 2, Pseudoalteromonas espejiana NCIMB2127
T[3, 6]; 3, P. atlantica IAM12927
T[1, 6]; 4, P. agarivorans KMM255
T[16]; 5, P. carrageenovora ATCC12662
T[1, 6]; 6, P. distinct ATCC70051
T[7]; 7, P. haloplanktis ATCC14393
T[20];
8, P. tetraodonis IAM14160
T[8]; 9, P. arctica A37-1-2
T[2]. Symbol: +, positive; -, negative; ND, not mentioned.
균주 H9의 계통발생학적 연관관계 규명
균주
H9
의16S rRNA
유전자염기서열을해독하여NCBI
의
BlastN
프로그램으로다른미생물들과의상동성을조사한결과
, Pseudoalteromonas
속의균들과높은상동성을보 였다.
균주H9
의16S rRNA
유전자염기서열은P. espejiana NCIMB2127 (98.98%), P. carrageenovora ATCC12662 (98.78%), P. atlantica IAM12927 (98.64%)
등과높은상동성을 나타냈다.
이러한결과로부터균주H9
은Pseudoalteromonas
속의한종으로판단되었다. 16S rRNA
유전자염기서열을 토대로표준균주들과의계통발생적연관관계를규명하고자N-J
법으로계통수를제작하였다.
그결과, 16S rRNA
유전 자 염기서열 상동성 조사와 마찬가지로P. espejiana NCIMB2127, P. carrageenovora ATCC12662, P. atlantica IAM12927, P. agarivorans KMM255
등과계통발생학적연 관관계를갖는것으로예상되었다(Fig. 2).
따라서계통발생 학적연관관계가높은균들과H9
의형태적·
생화학적특성의많은차이점을감안하여균주
H9
을Pseudoalteromonas sp.
H9
으로명명하였다.
Pseudoalteromonas sp. H9의 유전학적 특성 및 세포벽 지방산 조성
균주
H9
의염색체DNA
내G+C
농도는41.56%
로분석되 었다.
이는보고된Pseudoalteromonas
속미생물들의G+C
농도 수치인38 −44%
범위에 속한다[16].
균주H9
은quinone-8 (Q-8)
을주요퀴논으로함유하고있었는데, Q-8
은Pseudoalteromonas
속미생물이함유하는주요퀴논으로보 고되어있다.
균주H9
의주요지방산(>10%)
은C
16:1ω7c (34.3%),
C
16:0(23.72%), C
18:1ω7c (13.64%)
등으로관찰되었는데,
이 들주요지방산은Pseudoalteromonas
속미생물이함유하는 주요 지방산과도 잘일치한다[2].
이러한 결과들은, H9
이Pseudoalteromonas
속에속한다는사실을지지하는증거이다.
전술한바와같이형태학적·
생리학적특성들과유전학적Fig. 2. Neighbor-joining phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequence. A neighbor-joining phylogenetic dendrogram based
on 16S rRNA sequences of Pseudoalteromonas sp. H9
T(JN578479) and closely related Pseudoalteromonas species. Numbers at nodes
indicate bootstrap percentages (based on 1,000 resamplings). Bar, 0.01 substitutions per 100 nucleotide positions.
특성들을토대로균주
H9
은Pseudoalteromonas
속의미생 물로분류될수있다.
그러나H9
균주는Pseudoalteromonas
속의계통발생적연관관계가높은다른종들과는생리화학 적특성들에서많은차이점들을보였다(Table 1).
또한균주H9
은N-J phylogenetic tree
에서계통발생학적연관관계 가높은표준균주들과분리된monophyletic clade
를형성 하였다.
이러한 결과들은 균주H9
이 지금까지 보고된Pseudoalteromonas
속의미생물과는구별되는균주임을시 사한다.
균주 H9의 성장과 agarase 생산
균주
H9
은agar
가포함된배지에서는배양초기부터급격히 성장하여 배양
24
시간째stationary phase (OD
600= 4.22)
에접어들었고,
배양48
시간에가장높은성장(OD
600= 4.32)
을보인후서서히감소하였다.
반면agar
가포함되지 않은배지에서는배양24
시간째최대성장(OD
600= 3.87)
을 보인후감소하는것으로관찰되었다(Fig. 3). H9
의agarase
활성은두종류배지모두에서배양24
시간째가장높은활 성이관찰되었는데, agar
가포함된배지에서약1.5
배높은 활성이관찰되었다.
이러한결과로부터균주H9
은agar
에의해서성장이촉진될뿐만아니라
agarase
생산도유도적으로촉진되는것으로예상된다
.
균주 H9이 생산하는 agarase의 효소적 특성
균주
H9
이세포외로배출하는총agarase
는40
oC
와pH 7.0
의조건에서최대활성을보였다(Fig. 4). 45
oC
에서는최 대활성의약91%
의활성을보이고35
oC
와50
oC
에서는최 대활성의약64%
의활성이관찰되었다.
따라서균주H9
이 생산하는agarase
는40−45
oC
범위애서높은효소활성을갖 는것으로판단된다(Fig. 4A). 40
oC
에서효소반응을유도하Fig. 3. Cell growth and agarase activities in liquid culture.
Strain H9 was cultured in ASW-YP broth and ASW-YPA (ASW- YP containing 0.2% agar) with vigorous shaking at 28
oC for 4 days. Cell density was determined at 600 nm and agarase activ- ity was determined by the DNS method. All data shown are mean values from at least three replicate experiments. , -●- cell growth in ASW-YP; -○-, agarolytic activity in ASW-YP; -■-, cell growth in ASW-YPA; -□-, agarolytic activity in ASW-YPA.
Fig. 4. Biochemical properties of the extracellular agarases.
(A) The effect of temperature. An agarase assay was carried out at pH 7.0 by the DNS method at different temperatures. The max- imum value obtained at 40
oC was taken to be 100%. The relative activities are the averages from three independent experiments.
(B) The effect of pH. An agarase assay was carried out at 40
oC
at different pH conditions. The maximum value obtained at pH 7.0
was taken to be 100%. -■-, 20 mM MOPS buffer; -●-, 20 mM Tris-
HCl buffer; -
◆-, 20 mM Glycine-NaOH buffer. All data shown are
mean values from at least three replicate experiments.
였을때
, pH 7.0
에서최대활성이관찰되었고pH 8.0
에서는 최대활성의약90%
의활성이관찰되었다(Fig. 4B). pH 9.0
의조건에서는최대활성의약83%
정도의활성이유지되 어,
균주H9
의agarase
는중성및약알칼리의조건에서높 은효소활성을갖는것으로판단된다.
이는해양미생물이 서식하는바닷물이약알칼리성이기때문인것으로추측된다.
최근까지Pseudoalteromonas
속의미생물균주의agarase
에대한연구는많이보고되어있지않은데,
단지두종류의 β-agarase
에대한효소적특성만이알려져있다. Pseudoal- teromonas sp. strain N-1
의β-agarase
는30
oC
와pH 7.0
의 조건에서최대활성을보였고[21], Pseudoalteromonas sp.
CY24
의β-agarase AgaB
는40
oC
와pH 6.0
조건에서최대활 성을보인다[11].
소라의내장에서동정된Pseudoalteromonas sp. JYBCL 1
이생산하는총agarase
는35
oC
와pH 7.0
에서 최대활성을보인다[15].
최근,
본연구진은H9
균주로부터agarase
를코드하는유전자agaH92
를클로닝하고대량발 현하여agarase AgaH92
가45
oC
와pH 6.0
에서최대활성을보임을보고하였다
[5].
이와같은AgaH92 agarase
의생화학 적특성은,
본논문에서제시하고있는H9
균주의전체세 포외단백질내에존재하는agarase
의최적활성조건(40
oC, pH 7.0)
과는차이를보이고있다.
이러한차이는,
전체세포 외단백질내에는AgaH92
와는다른생화학적속성을갖는agarase
가공존하고있음을시사하고있어이에대한후속연구가필요하다
.
또한AgaH92
는Fe
2+이온에의존성을보 이는독특한특징을갖는최초의agarase
임이판명되어, H9
균주가타균주와는구별되는독특한특성을갖는
agarase
들을생산할가능성이크다
.
균주 H9의 agarase를 이용한 한천올리고당의 생산 균주
H9
의24
시간배양액으로부터준비된조효소를이용하여
agarose
를기질로하는효소반응을유도한후반응산물을
TLC
로분석하였다(Fig. 5).
그결과,
균주H9
에의해서 세포외부로 생산되는agarase
는(neo)agarotetraose
와(neo)agarohexaose
를최종산물로생산할수있음을확인하 였다. (Neo)agarooligosaccharide
는서론에서언급했듯이다 양한생리활성을갖는것으로알려져있는유용한천연화합 물로서산업적으로가치가있다.
특히일본에서는한천의화 학적분해방법을통해서한천유래올리고당을생산하여식 음료제품에첨가한기능성상품을판매중에있다.
따라서균주
H9
의agarase
를이용한다면자연친화적인효소적방법에의해서한천으로부터기능성올리고당의생산이가능 하며
,
이의산업적응용이가능할것으로사료된다.
요 약
대한민국대천해수로부터
agarase
를생산하는균주H9
을분리하였다.
본균주는16S rRNA
염기염기서열분석결 과로부터Pseudoalteromonas espejiana NCIMB2127
T(98.98%), Pseudoalteromonas carrageenovora ATCC12662
T(98.78%), Pseudoalteromonas atlantica IAM12927
T(98.64%), Pseudoalteromonas issachenkonii KMM3549
T(98.63%)
등과높은상동성을보였다.
균주H9
은genomic DNA
내G+C
농도가41.56%
이고주요퀴논으로quinone- 8
을포함하고있다.
균주H9
의주요지방산으로C
16:1ω7c (34.3%), C
16:0(23.72%), C
18:1ω7c (13.64%)
등이포함되었 다.
이러한 유전적,
생리적 특성에 따라 균주H9
은Pseudoalteromonas
속의균으로분류하여Pseudoalteromonas sp. H9
으로명명하였다.
균주H9
이세포외부로분비하는총agarase
는40−45
oC
와pH 7.0−8.0
의조건에서높은효소활 성을 갖으며, agarose
를 분해하여(neo)agarotetraose
와(neo)agarohexaose
를생산하였다.
균주H9
은한천분해를위 해 유용하게 사용될 수 있으며,
다양한 생리활성을 갖는Fig. 5. Thin layer chromatography (TLC) analysis of hydroly-
sis product of agarose. The reaction was carried out by using the crude agarases at 40
oC for 24 h in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 0.2% agarose, and then the hydrolysis products were separated on a Silica Gel 60 TLC plate. G,
D-galactose;
NA6, neoagarohexaose; NA4, neoagarotetraose; AhG, 3,6-anhy-
dro-
D-galactose; S1, 12-h reaction sample; S2, 24-h reaction
sample. Major end products, NA4 and NA6, are indicated by
arrow heads.
(neo)agarooligosaccharide
는기능성식품,
화장품등의산업 에유용하게사용될수있을것으로기대된다.
Acknowledgments
This work was supported by a grant from the Next-Generation BioGreen 21 Program (PJ01129301), Rural Development Adminis- tration, Republic of Korea.
References