KR101156204B1 - Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베타 글리코시다제(β-glycosidase)를 이용하여 희귀 진세노사이드인 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올(compound K, aglycon protopanaxadiol)의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 초고온성 파이로코커스 퓨리오서스(Pyrococcus furiosus) 유래 베타-글리코시다제를 포함하는 재조합 발현 벡터, 이로 형질전환 된 대장균을 이용하여 베타-글리코시다제를 대량으로 얻는 제조방법, 그리고 상기 고온성 베타-글루코시다제를 이용하여 기질로서 진세노사이드 Rd 또는 인삼추출물과 반응용매 중에서 반응시켜 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for preparing a compound g and aglycon protopanaxadiol, which are rare ginsenosides, using beta glycosidase (β-glycosidase), and more particularly, pyro pyro Pyrococcus furiosus ) a recombinant expression vector containing beta-glycosidase, a method for producing a large amount of beta-glycosidase using E. coli transformed therein, and the high temperature beta-glucosidase as a substrate Cenoside Rd or ginseng extract is reacted with a reaction solvent to provide a method for preparing ginsenoside compound K and aglycone protoparanaxadiol.

Description

고온성 베타-글리코시다제 효소 및 그 효소를 이용한 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산 {Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase}Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase}

본 발명은 고온성 베타-글리코시다제(β-glycosidase) 효소를 이용하여 인삼에 존재하지 않지만 홍삼에 미량 존재하는 희귀 진세노사이드에 속하는 진세노사이드 컴파운드 케이(Ginsenoside compound K) 그리고 인삼과 홍삼에 존재하지 않는 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고온성 파이로코커스 퓨리오서스(Pyrococcus furiosus) 균주 유래 고온성 베타-글리코시다제 효소를 이용하여 높은 온도에서 진세노사이드(Ginsenosides)의 글루코스(Glucose) 만을 선택적으로 가수분해 하여 최종적으로 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention utilizes a thermophilic beta-glycosidase enzyme, but is present in ginsenoside compound K belonging to the rare ginsenoside which is not present in ginseng, but present in trace amounts in red ginseng, and ginseng and red ginseng. The present invention relates to a method for preparing aglycon protopanaxadiol, which is not present, and more specifically, to pyrooccus pyriocus ( Pyrococcus). furiosus ) using a high-temperature beta-glycosidase enzyme derived from the strain to selectively hydrolyze only the glucose of Ginsenosides at high temperature to finally synthesize the ginsenoside compound K and the aglycone propanacanadiol. It relates to a manufacturing method.

진세노사이드 컴파운드 케이(화학식 1)와 어글리콘 프로토파낙사디올(화학식 2)은 면역 증강, 종양의 혈관신생 억제, 암세포 침윤 억제 및 암세포 증식 억제 등 여러 가지 우수한 효능을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. Ginsenoside compound k (formula 1) and aglycone protoparanaxadiol (formula 2) are known to have various excellent effects such as immune enhancement, tumor angiogenesis inhibition, cancer cell invasion inhibition and cancer cell proliferation inhibition.

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현재까지의 컴파운드 케이 제조에 대한 종래 기술로는, 다이올계 사포닌을 효소인 베타-갈락토시다제(한국공개특허 제2003-94757호), 페니실리움속 미생물에서 분리한 셀룰라제 또는 아스퍼질러스속에서 분리한 베타-갈락토시다제(한국등록특허 제377546호), 페니실리움속에서 분리한 나린지나제 또는 아스퍼질러스속에서 분리한 펙티나제(한국등록특허 제 418604호) 등을 처리함으로써 컴파운드 케이를 제조하는 방법이 공지되어 있다.Conventional techniques for the production of compound k to date, beta-galactosidase enzyme (Korean Patent Publication No. 2003-94757), cellulase or Aspergillus genus isolated from the genus microorganism of the genus Penicillium By treating beta-galactosidase (Korean Patent No. 377546), P. nagininase isolated in Penicillium, or Pectinase (Korean Patent No. 418604) isolated in Aspergillus. Methods of making compound k are known.

또한 컴파운드 케이의 글루코스 한 분자가 가수분해 되면서 어글리콘 프로토파낙사디올이 생성될 수 있는데, 제조방법에는 나트륨 (Na) 금속을 이용한 알칼리 가수분해 (약학회지 제 38권 425~429(1994)) 방법이 있으나 까다로운 반응조건과 장시간의 반응시간과 낮은 수율의 문제점이 있다. 반면 과염소산(Perchloric acid, HClO4)의 산 가수분해 능력을 이용한 어글리콘 프로토파낙사디올 제조방법은 수득률이 92.65%이나 화학적 방법으로 에피머리제이션(epimerization), 하이드레이션(hydration), 하이드로실레이션(hydroxylation)과 같은 부가반응이 일어날 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 미생물과의 배양 및 미생물의 효소를 이용하는 생물학적 전환 방법으로 극복될 수 있다. 구체적으로 생물학적 전환방법은 부산물을 만들지 않아 환경 친화적이고 특정 당에 대한 기질특이성 때문에 원하고자 하는 물질을 고수율로 생산할 수 있는 장점이 있다. 장내세균과 진세노사이드 알지3(Rg3)의 배양을 통하여 어글리콘 프로토파낙사디올의 전환 정도를 본 보고가 있으나 40 시간 이상의 배양시간을 요구하고 수율이 낮은 문제점이 있으며 (Bae-Eun Ah et al. 2002 metabolism of 20(S)- and 20(R)-ginsenoside Rg3 by human lntestinal bacteria and its relation to in vitro biological activities. Biol. Pharm. Bull. 25:1 58-63), 아직까지 효소를 이용한 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산은 보고되어 있지 않다.In addition, a single molecule of glucose in the compound K may be hydrolyzed to produce aglycone propananaxadiol, which is a method of alkali hydrolysis using sodium (Na) metal (Korean Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 38, 425-429 (1994)). However, there are difficult reaction conditions, long reaction times and low yields. On the other hand, the method for preparing aglycone propanacanadiol using the acid hydrolysis ability of perchloric acid (HClO 4 ) is 92.65%, but the chemical method of epimerization, hydration, and hydrosilylation ( There is a problem that an addition reaction such as hydroxylation may occur. This problem can be overcome by culturing with microorganisms and biological conversion methods using enzymes of microorganisms. In particular, the biological conversion method does not produce by-products and thus is environmentally friendly and has a merit of producing a desired substance in high yield because of substrate specificity for a specific sugar. Although there have been reports of conversion of aglycone protopanaxadiol through incubation of intestinal bacteria and ginsenoside algi 3 (Rg3), it requires a culture time of more than 40 hours and a low yield (Bae-Eun Ah et al. 2002 metabolism of 20 ( S )-and 20 ( R ) -ginsenoside Rg3 by human lntestinal bacteria and its relation to in vitro b iological activities. Biol. Pharm. Bull. 25: 1 58-63), the production of aglycone propanacanadiol by enzyme has not been reported.

본 발명의 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산은 고온성 베타-글리코시다제를 이용함으로서 고온의 반응온도로 인하여 기질인 진세노사이드 Rd 또는 인삼뿌리추출물(Ginseng root extract)의 용해도 증가를 기대할 수 있고, 최적 효소 단위/㎖와 기질로서의 진세노사이드 알디(Rd)와 인삼추출물의 최적 농도를 조사하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 고생산 방법을 제공함으로서 본 발명을 성공적으로 완성하였다.The production of the compound k and aglycone protoparnaxadiol of the present invention increases the solubility of the substrate ginsenoside Rd or Ginseng root extract due to the high temperature reaction temperature by using a high temperature beta-glycosidase. The present invention was successfully completed by providing a high production method of compound K and aglycone protoparanaxadiol by investigating the optimum concentration of ginsenoside Aldi (Rd) and ginseng extract as an enzyme unit / ml and a substrate as a substrate. It was.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 컴파운드 케이, 그리고 어글리콘 프로토파낙사디올(Ginsenoside compound K and aglycon protopanaxadiol)의 대량 생산할 수 있는 효소를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems and the object of the present invention is to provide an enzyme capable of mass production of compound k, and aglycon protopanaxadiol (Ginsenoside compound K and aglycon protopanaxadiol) .

본 발명의 다른 목적은 고온성 베타-글리코시다제(β-glycosidase) 효소를 기질로서 진세노사이드 알디 또는 인삼추출물과 반응하여 컴파운드 케이, 그리고 어글리콘 프로토파낙사디올의 대량 생산 제조방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for mass production of compound K and aglycone propanacanadiol by reacting a high temperature beta-glycosidase enzyme with a ginsenoside aldi or ginseng extract as a substrate. will be.

본 발명의 또 다른 목적은 컴파운드 케이, 그리고 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a compound K, and a composition for the production of aglycone protoparnaxadiol.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산에 사용되는 베타-글리코시다제를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a beta-glycosidase used in the production of compound k and aglycone protoparanaxadiol.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 고온성 베타-글리코시다제는 초고온성 미생물인 파이로코커스 퓨리오서스(Pyrococcus furiosus) 균주로부터 유래한 것이 바람직하나 폴리머라제 연쇄반응(PCR) 또는 화학적 합성 등의 방법을 통하여 수득할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the thermophilic beta-glycosidase is an ultra-high temperature microorganism Pyrococcus furiosus ) is preferably derived from a strain, but may also be obtained by a method such as polymerase chain reaction (PCR) or chemical synthesis.

본 발명의 구현 예에 있어서, 상기 베타-글리코시다제는 서열번호 1에 기재된 아미노산 서열(도면 8) 및 이들 아미노산 서열을 가진 단백질이 표시하는 베타-글리코시다제 활성이 손상되지 않는 범위 내에서, 1 이상의 아미노산의 결실, 치환 및 부가의 적어도 1종의 변이가 도입된 변이 베타-글리코시다제를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the beta-glycosidase is within the range that the beta-glycosidase activity indicated by the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (Fig. 8) and proteins having these amino acid sequences is not impaired, Variant beta-glycosidase introduced with deletion, substitution and addition of at least one amino acid of at least one amino acid.

본 발명의 베타-글리코시다제를 코딩하는 유전자 서열이 예로서는 서열번호 2로 표시되는 것을 들 수 있다. 또한, 이들 서열번호 2의 염기서열을 변이시켜서 얻게 되는 상기 변이 베타-글리코시다제를 코딩하는 베타-글리코시다제 유전자도 본 발명에 관한 베타-글리코시다제 유전자에 포함된다.As an example, the gene sequence encoding the beta-glycosidase of this invention is represented by SEQ ID NO: 2. In addition, the beta-glycosidase gene encoding the above-mentioned mutant beta-glycosidase obtained by mutating the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 2 is also included in the beta-glycosidase gene according to the present invention.

또한 본 발명은 상기의 본 발명의 효소를 포함하는 진세노사이드 컴파운드 케이 제조용 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a composition for producing ginsenoside compound k containing the enzyme of the present invention.

또한 본 발명은 상기의 본 발명의 효소를 포함하는 어글리콘 프로토파낙사디올 제조용 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a composition for preparing aglycone propananaxadiol comprising the enzyme of the present invention.

또한 본 발명은 진세노사이드 알디 또는 인삼 추출물에 본 발명의 효소를 처리하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a process for producing compound K and aglycone protoparanaxadiol by treating ginsenoside aldi or ginseng extract with the enzyme of the present invention.

또한 본 발명은 상기 베타-글리코시다제 유전자를 함유하는 재조합벡터, 상기 재조합벡터에 의해서 형질전환된 형질전환체가 포함된다. 또한, 본 발명에는, 이 형질전환체를 배양하여, 얻게 되는 배양물로부터 베타-글리코시다제를 분리하는 것을 특징으로 하는 베타-글리코시다제의 제조방법이 포함된다.In addition, the present invention includes a recombinant vector containing the beta-glycosidase gene, transformants transformed by the recombinant vector. The present invention also includes a method for producing beta-glycosidase, wherein the transformant is cultured to separate beta-glycosidase from the culture obtained.

이하, 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명의 베타-글리코시다제 유전자는 파이로코커스 퓨리오서스로부터 분리된 것이다. 먼저, 베타-글리코시다제 유전자를 가진 파이로코커스 퓨리오서스로부터 염색체 DNA를 취득한다. 다음에, 설계한 올리고뉴클레오타이드를 프라이머로 하고, 파이로코커스 퓨리오서스의 염색체 DNA를 주형으로 해서 폴리머라제 연쇄반응(PCR)을 행하여, 베타-글리코시다제 유전자를 부분적으로 증폭한다. 이와 같이 해서 얻게 된 PCR 증폭 단편은 파이로코커스 퓨리오서스의 베타-글리코시다제 유전자에 100% 가까운 상동성을 가진 단편으로서, 콜로니하이브리디제이션을 행할 때의 프로브로서 높은 S/N비를 기대할 수 있는 동시에, 하이브리디제이션의 스트린전시 (stringency)제어를 용이하게 한다. 상기의 PCR 증폭 단편을 적당한 시약을 사용해서 표지하고, 상기 염색체 DNA라이브러리에 대해서 콜로니 하이브리디제이션을 행하여 베타-글리코시다제 효소 유전자를 선발한다(Current Protocols in Molecular Biology, 1권, 603페이지, 1994년). The beta-glycosidase gene of the present invention is isolated from Pyrococcus puriosus. First, chromosomal DNA is obtained from Pyrococcus puriosus with beta-glycosidase gene. Next, the designed oligonucleotide is used as a primer, and the polymerase chain reaction (PCR) is performed using chromosomal DNA of Pyrococcus puriosus as a template to partially amplify the beta-glycosidase gene. The PCR amplified fragment thus obtained was a fragment having 100% homology with the beta-glycosidase gene of Pyrococcus puriosus, and a high S / N ratio was expected as a probe for colony hybridization. At the same time, it facilitates stringency control of hybridization. The PCR amplification fragments are labeled with appropriate reagents, and colony hybridization is performed on the chromosomal DNA library to select beta-glycosidase enzyme genes (Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1, p. 603, 1994). year).

상기의 방법에 의해 선발된 대장균으로부터 알칼리법(Current Protocols in Molecular Biology, 1권, 161페이지, 1994년)을 사용해서 플라스미드를 회수함으로써,베타-글리코시다제 유전자를 함유하는 DNA단편을 얻을 수 있다. 또한, 상기 방법에 의해 염기서열을 결정한 후에는, 상기 염기서열을 가진 DNA단편의 제한효소에 의한 분해에 의해 조제한 DNA단편을 프로브로 해서 하이브리다이즈함으로써 본 발명의 전체 유전자를 얻는 것이 가능하다. DNA fragments containing the beta-glycosidase gene can be obtained by recovering the plasmid from the E. coli selected by the above method using the alkaline method (Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1, p. 161, 1994). . After determining the nucleotide sequence by the above method, it is possible to obtain the entire gene of the present invention by hybridizing the DNA fragment prepared by digestion by restriction enzymes of the DNA fragment having the nucleotide sequence as a probe.

서열번호 2에는 본 발명의 베타-글리코시다제 유전자의 염기서열을 서열번호 1에는 상기 유전자가 코딩하는 아미노산 서열을 표시한다.SEQ ID NO: 2 shows the nucleotide sequence of the beta-glycosidase gene of the present invention, SEQ ID NO: 1 shows the amino acid sequence encoded by the gene.

본 발명의 형질전환된 미생물은 본 발명의 재조합벡터를 상기 재조합벡터를 제작할 때에 사용한 발현벡터에 적합한 숙주 속에 도입함으로써 얻게 된다. 예를 들면 대장균 등의 세균을 숙주로서 사용하는 경우는, 본 발명에 관한 재조합벡터는, 그 자신이 숙주 속에서 자율복제 가능한 동시에 프로모터, 베타-글리코시다제 유전자를 함유하는 DNA 및 전사종결서열 등의 발현에 필요한 구성을 가진 것이 바람직하다. 본 발명에 사용된 발현벡터로서는 pET24a를 사용하였으나 상기의 요건을 만족하는 발현벡터이면 어느 것이나 사용가능하다.The transformed microorganism of the present invention is obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host suitable for the expression vector used when producing the recombinant vector. For example, when a bacterium such as Escherichia coli is used as a host, the recombinant vector according to the present invention is capable of autonomous replication in the host and at the same time, contains a promoter, a DNA containing a beta-glycosidase gene, a transcription sequence, and the like. It is desirable to have a configuration necessary for the expression of. Although pET24a was used as the expression vector used in the present invention, any expression vector satisfying the above requirements can be used.

본 발명에 관한 베타-글리코시다제의 제조는 이것을 코딩하는 유전자를 가진 재조합벡터에 의해 숙주를 형질전환해서 얻은 형질전환체를 배양하고, 배양물(배양균체 또는 배양 상등액)속에 유전자 산물인 베타-글리코시다제를 생성 축적시켜, 배양물로부터 효소를 취득함으로써 행하여진다.Production of beta-glycosidase according to the present invention is carried out by culturing a transformant obtained by transforming a host by a recombinant vector having a gene encoding the same, and beta- which is a gene product in a culture (culture cell or culture supernatant). It is performed by generating and accumulating glycosidase and obtaining an enzyme from the culture.

베타-글리코시다제의 취득 및 정제는, 얻게 되는 배양물 중으로부터, 균체 또는 상청액을 원심 회수하여, 균체파쇄, 친화성크로마토그래피, 양이온 또는 음이온교환크로마토그래피 등을 단독으로 또는 조합함으로써 행할 수 있다. Acquisition and purification of beta-glycosidase can be carried out by centrifuging the cells or supernatants from the obtained culture, and by cell alone, or by combining cell disruption, affinity chromatography, cation or anion exchange chromatography, or the like. .

본 발명은 산업적으로 유용한 베타-글리코시다제를 제조하기 위하여 파이로코커스 퓨리오서스의 유전자로부터 베타-글리코시다제를 암호화하는 유전자를 클로닝하고, 전기 유전자의 염기서열 및 그로부터 유추되는 아미노산 서열을 분석한다. The present invention clones a gene encoding beta-glycosidase from a gene of Pyrococcus puriosus to produce industrially useful beta-glycosidase, and analyzes the nucleotide sequence of the electric gene and the amino acid sequence inferred therefrom. do.

본 발명의 베타-글리코시다제는 진세노사이드 알디 또는 인삼 추출물에 본 발명의 효소를 처리하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올로 전환시킬 수 있는 능력을 갖는 효소를 의미한다.Beta-glycosidase of the present invention refers to an enzyme having the ability to convert ginsenoside aldi or ginseng extract to the compound K and aglycone propananaxadiol.

또한, 본 발명은 베타-글리코시다제의 최적 효소 단위/과 기질로서의 진세노사이드 알디와 인삼뿌리추출물의 최적 농도를 조사하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 대량으로 얻는 생산방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a production method for obtaining a compound K and aglycone protopanaxadiol in large quantities by investigating the optimum concentration of beta-glycosidase and ginsenoside Aldi and ginseng root extract as substrates. .

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 베타-글리코시다제를 이용하여 기질로서 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물과 반응용매 중에서 반응시켜 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for preparing ginsenoside compound K and aglycone propanacanadiol by reacting ginsenoside aldi or ginseng root extract as a substrate with a beta-glycosidase in a reaction solvent.

또한, 본 발명은 희귀 진세노사이드인 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산에 사용되는 베타-글리코시다제 효소를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 기질로서 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물을 사용하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 생산할 수 있는 파이로코커스 퓨리오서스 균주로부터 유래한 베타-글리코시다제를 제공한다. The present invention also provides a beta-glycosidase enzyme for use in the production of the rare ginsenosides of the compound K and aglycone protopanaxadiol. Specifically, the present invention provides beta-glycosidase derived from Pyrococcus puriosus strain capable of producing compound k and aglycone propanacanadiol using ginsenoside aldi or ginseng root extract as a substrate. .

상기 베타-글리코시다제는 동식물 및 미생물 등에 다양하게 존재하며 글루코스나 소당류의 글리코시드결합을 가수분해하여 당과 어글리콘을 생성하는 효소로써 아릴, 아미노, 알킬기와 붙어있는 글루코시드나 시아노제닉 갈락토시드 그리고 올리고당 혹은 이당류를 가수분해 하는 역할을 한다. 이는 물질대사의 조절에 있어 탄수화물의 생성이나 파쇄등의 기본적인 역할을 수행하는 효소이다(Park. et al.. (2007) J. Microbiol, Biotechnol 17(3), 454-460). The beta-glycosidase is present in a variety of animals and plants, microorganisms, etc., as a enzyme that generates sugar and aglycone by hydrolyzing glycosidic bonds of glucose or small sugars, glucosides or cyanogenics attached to aryl, amino, and alkyl groups. It is responsible for hydrolyzing galactosides and oligosaccharides or disaccharides. It is an enzyme that plays a fundamental role in carbohydrate production and disruption in the regulation of metabolism (Park. Et al. (2007) J. Microbiol, Biotechnol 17 (3), 454-460).

또한 본 발명의 고온성 베타-글리코시다제는 고온성 미생물인 파이로코커스(Pyrococcus)속에 속하는 미생물, 바람직하게는 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus) 균주로부터 유래한 것이다.상기 파이로코커스 퓨리오서스는 원시세균(Archaea)계; 유리아르카케오타(Euryarchaeota)문; 써모코커(Thermococci)강; 써모코칼레스(Thermococcales)목; 써모코카케(Thermococcaceae)과: 파이로코커스(Pyrococcus)속에 속하는 균주로, 파이로코커스 퓨리오서스(Pyrococcus furiosus) 균주는 100℃ 및 pH 7에서 최적의 생장을 나타낸다고 알려져 있다. In addition, the thermophilic beta-glycosidase of the present invention is a microorganism belonging to the genus Pyrococcus , which is a thermophilic microorganism, preferably Pyrococcus furiosus ) strain. The Pyrococcus puriosus is a native bacterium (Archaea); Euryarchaeota Moon; Thermococci steels; Thermo kokal less (Thermococcales) neck; Thermo Coca Kane (Thermococcaceae) with: a Pyro to strain belonging to the genus Rhodococcus (Pyrococcus), pie Lactococcus furiosus (Pyrococcus furiosus) strain is known to exhibit optimal growth at 100 ℃ and pH 7.

상기 초고온 균주인 파이로코커스 퓨리오서스 유래 베타-글리코시다제를 이용한 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어서 베타-글리코시다제는 최적 활성온도가 고온인 70~95℃인 것을 특징으로 한다.Beta-glycosidase in the production of compound K, aglycone protopanaxadiol using the pyrococcus puriosus derived beta-glycosidase, characterized in that the optimum activity temperature is 70 ~ 95 ℃ do.

또한, 파이로코커스 퓨리오서스 균주로부터 본 발명의 고온성 베타-글리코시다제를 수득하는 것은 1) 균주로부터 직접 분리정제하거나, 2) 균주로부터 베타-글리코시다제 유전자를 클로닝하여 재조합 발현벡터에서 발현시키고 이를 정제하여 수득할 수 있다. 이렇게 미생물로부터 효소를 얻는 과정은 당업계의 통상적인 방법에 의한다(Sambrook, J. and Russell, D.W. Molecular Cloning 3rd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory, 2001). In addition, obtaining the thermophilic beta-glycosidase of the present invention from a Pyrococcus puriosus strain can be achieved by 1) isolation and purification directly from the strain, or 2) by cloning the beta-glycosidase gene from the strain. It can be obtained by expression and purification. This process for obtaining enzymes from microorganisms is by conventional methods in the art (Sambrook, J. and Russell, D. W. Molecular Cloning 3rd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory, 2001).

이렇게 본 발명의 고온성 베타-글리코시다제를 함유한 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 제조용 조성물은 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물과 완충용액, 수성용매 또는 수성용매와 유기용매의 혼합액 중에서 반응시킬 때, 고온 70~95℃에서 반응하여 기질의 용해도를 증가시켜 단시간에 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올이 고수율로 생성되는 작용효과를 나타낸다. Thus, the composition for preparing the ginsenoside compound K and the aglycone protopanaxadiol containing the high temperature beta-glycosidase of the present invention is a mixture of ginsenoside aldi or ginseng root extract and a buffer, an aqueous solvent or an aqueous solvent and an organic solvent. When reacting in a mixed solution, the reaction is carried out at a high temperature of 70 ~ 95 ℃ to increase the solubility of the substrate exhibits the effect of producing a high yield of ginsenoside compound K and aglycone Protoparanaxadiol in a short time.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 가) 파이로코커스 퓨리오서스의 genomic DNA를 주형으로 하고 정방향 및 역방향의 프라이머를 가지고 PCR을 실시하여 상기 고온성 베타-글루코시다제 유전자를 포함하는 DNA 절편을 증폭한 다음 나) 증폭된 DNA 절편을 제한효소 BamHI 및 SalI를 처리 한 후 발현 벡터인 pET24a에 클로닝 하여 재조합 발현 벡터 pET24a/베타-글리코시다제 를 제작하였다. 다) 또한 이를 형질전환법으로 대장균 ER2566에 형질전환 하고 라) 형질전환 된 대장균을 배양한 다음 과 발현을 유도하여 고온성 베타-글리코시다제를 생산하고 마) 발현된 베타-글리코시다제 효소를 분리하여 정제한다.In a preferred embodiment of the present invention, a) DNA fragments containing the pyrogenic beta-glucosidase gene are amplified by PCR using genomic DNA of Pyrococcus puriosus as a template and primers with forward and reverse directions. Next, the amplified DNA fragment was cloned into the expression vector pET24a after treatment with restriction enzymes BamH I and Sal I to prepare a recombinant expression vector pET24a / beta-glycosidase. C) transform it to E. coli ER2566 by transformation; d) incubate the transformed E. coli and induce overexpression to produce high-temperature beta-glycosidase and e) express the expressed beta-glycosidase enzyme. Isolate and purify.

상기 베타-글리코시다제 효소는 상기 베타-글리코시다제 효소 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질 전환된 대장균을 배양하고, 베타-글리코시다제 효소의 발현을 유도하며, 발현된 효소 단백질을 분리 및 정제하는 과정으로 베타-글리코시다제를 사용하는 것이 바람직하다.The beta-glycosidase enzyme cultures E. coli transformed with the recombinant expression vector comprising the beta-glycosidase enzyme gene, induces the expression of beta-glycosidase enzyme, isolates and expresses the expressed enzyme protein. It is preferable to use beta-glycosidase as the purification process.

또한 마) 과정에서 발현된 베타-글리코시다제 효소를 분리 하는 과정은 a) 상기 미생물을 파쇄하고 b) 상기 세포 파쇄물을 원심분리하여 상등액을 얻고; (c) 다시 90℃에서 10분간 열처리하여 원심분리하고; (d) 이로부터 얻은 상등액을 여과하는; 과정으로 효소액을 분리함으로써 이루어질 수 있다.And e) separating the beta-glycosidase enzyme expressed in the process a) disrupting the microorganism and b) centrifuging the cell debris to obtain a supernatant; (c) heat treatment at 90 ° C. for 10 minutes to further centrifuge; (d) filtering the supernatant obtained therefrom; This can be done by separating the enzyme liquid into the process.

상기 효소의 반응 온도는 온도 70℃ 내지 95℃ 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고, 온도 95℃ 내외 범위에서 반응하는 것은 더욱 바람직하다. 또한, 상기 효소의 반응 용매는 구연산나트륨 완충액, 인삼칼륨 완충액과 같은 완충용액, 수성용매 또는 수성용매와 유기용매의 혼합액이 될 수 있으며 고온성 베타-글리코시다제 효소 및 기질간의 반응은 pH 4.5 내지 pH 6.5 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고, pH 5.5 내외 범위에서 반응하는 것은 더욱 바람직하다. It is preferable that the reaction temperature of the said enzyme is made in the range of 70 degreeC thru | or 95 degreeC, and it is more preferable to react in about 95 degreeC temperature range. In addition, the reaction solvent of the enzyme may be a sodium citrate buffer, a buffer solution such as potassium ginseng buffer, an aqueous solvent or a mixture of an aqueous solvent and an organic solvent, and the reaction between the high temperature beta-glycosidase enzyme and the substrate is pH 4.5 to It is preferable to make it in the range of pH 6.5, and it is more preferable to react in the range of pH 5.5.

또한, 본 발명은 베타-글리코시다제의 최적 효소 단위/과 기질로서의 Rd와 인삼추출물의 최적 농도를 조사하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 대량으로 얻는 생산방법을 제공한다.The present invention also provides a production method for obtaining a large amount of compound K and aglycone protoparanadiol by investigating the optimum concentration of beta-glycosidase and Rd and ginseng extract as substrates.

상기 반응에서 기질로서 순수 분리된 진세노사이드 알디를 사용하는 경우에 있어서 베타-글리코시다제 효소 단위는 8 ~ 50 단위/㎖이 바람직하다. 구체적으로, 컴파운드 케이 생산에 있어서는 8 단위/㎖을 사용하는 것이 더욱 바람직하고, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어서는 48 단위/㎖을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In the case where ginsenoside aldi purely separated as a substrate in the reaction, the beta-glycosidase enzyme unit is preferably 8 to 50 units / ml. Specifically, it is more preferable to use 8 units / ml for compound k production, and more preferably 48 units / ml for aglycone propananaxadiol production.

상기 반응에서 기질로서 인삼추출물을 사용하는 경우에 있어서 베타-글리코시다제 효소 단위는 8 ~ 100 단위/㎖이 바람직하다. 구체적으로, 컴파운드 케이 생산에 있어서는 16 단위/㎖을 사용하는 것이 더욱 바람직하고, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어서는 96 단위/㎖을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In the case of using ginseng extract as a substrate in the reaction, the beta-glycosidase enzyme unit is preferably 8 to 100 units / ml. Specifically, it is more preferable to use 16 units / ml for compound k production, and more preferably 96 units / ml for aglycone propananaxadiol production.

상기 반응에서 기질로서 순수 분리된 진세노사이드 알디를 사용하는 경우에 있어서 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 베타-글리코시다제 8 단위/㎖ 또는 48 단위/㎖을 사용할 경우 진세노사이드 알디 1 mM 내지 8 mM 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고, 4 mM의 진세노사이드 알디에서 이루어지는 것은 더욱 바람직하다.Ginsenosides when 8 units / ml or 48 units / ml of beta-glycosidase are used in the production of compound K and aglycone propanacanadiol in the case of using ginsenoside aldi purely separated as a substrate in the reaction. It is preferred that the aldi is in the range of 1 mM to 8 mM, more preferably in 4 mM ginsenoside aldi.

상기 반응에서 기질로서 인삼뿌리추출물을 사용하는 경우에 있어서 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 베타-글리코시다제 16 단위/㎖ 또는 96 단위/㎖을 사용할 경우 인삼뿌리추출물 5% 내지 20% 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고, 10% 인삼뿌리추출물에서 이루어지는 것은 더욱 바람직하다. 상기 인삼뿌리 추출물은 고려인삼, 삼칠인삼, 미국인삼, 죽절인삼, 히말라야인삼 또는 베트남인삼의 뿌리 또는 지상부로부터 추출 분리하여 얻은 인삼사포닌 혼합물 또는 추출물로써 사용하는 것이 가능하다. In case of using ginseng root extract as a substrate in the reaction, ginseng root extract 5% to 20 when 16 units / ml or 96 units / ml of beta-glycosidase is used in the production of compound K and aglycone protopanaxadiol. It is preferably made in the range of%, more preferably made of 10% ginseng root extract. The ginseng root extract can be used as a ginseng saponin mixture or extract obtained by extracting and separating from the root or ground portion of Korean ginseng, Samchil ginseng, American ginseng, bamboo shoot ginseng, Himalayan ginseng or Vietnamese ginseng.

본 발명의 고온성 베타-글리코시다제 효소를 이용한 희귀 진세노사이드의 제조방법에 따르면 고온에서 안정한 한가지 효소를 이용하여 순수한 진세노사이드 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물을 사용하였을 시 각각 희귀 진세노사이드인 진세노사이드 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 관하여 기질과 효소 농도의 최적화를 통해 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 선택적으로 생산하여 산업적으로 유용하게 이용될 수 있다. According to the method for preparing rare ginsenosides using the high-temperature beta-glycosidase enzyme of the present invention, when a pure ginsenoside ginsenoside aldi or ginseng root extract is used using one enzyme that is stable at high temperature, each rare ginsenoside is used. With regard to the production of sidein ginsenoside compound k and aglycone protoparnaxadiol, the compound k and aglycone protoparnasediol can be selectively produced by optimizing the substrate and enzyme concentration, and thus industrially useful.

본 발명의 고온성 베타-글리코시다제(β-glycosidase) 효소를 기질로서 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물과 반응하여 컴파운드 케이, 그리고 어글리콘 프로토파낙사디올 (Ginsenoside compound K and protopanaxadiol)의 제조방법에 관한 것이다.Method for preparing compound K, and aglycone protoanaxadiol by reacting the high temperature beta-glycosidase enzyme of the present invention with a ginsenoside aldi or ginseng root extract as a substrate It is about.

고온성 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus) 균주로부터 유래한 고온성 베타-글리코시다제가 높은 온도에서도 안정한 활성을 나타내고, 고온에서의 반응으로 기질의 용해도를 높여 반응속도를 증가시켜준다. 또한 글루코스를 제외한 나머지 당에 대해 낮은 기질특이성으로 인하여 인삼뿌리추출물에 존재하는 주요 진세노사이드(Rb1, Rb2, Rc, Rd)의 글루코스만을 특이적으로 가수분해 하여 컴파운드 케이를 생산하고, 컴파운드 케이의 글루코스 한 분자도 가수분해 되면서 어글리콘 프로토파낙시디올이 생산된다. Pyrococcus furiosus ) Thermophilic beta-glycosidase derived from the strain exhibits a stable activity even at high temperatures, and increases the reaction rate by increasing the solubility of the substrate by reaction at high temperatures. In addition, due to the low substrate specificity for the sugars other than glucose, only the main ginsenoside (Rb1, Rb2, Rc, Rd) glucose present in the ginseng root extract specifically hydrolyzed to produce a compound k, and the compound k One molecule of glucose is hydrolyzed to produce aglycone propanacandiol.

본 발명은 면역 증강, 종양의 혈관신생 억제, 암세포 침윤 억제 및 암세포 증식 억제 등 여러 가지 우수한 효능을 지니고 있는 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 한 효소를 사용하여 효율적으로 생산할 수 있다. 컴파운드 케이 제조방법은 기존 보고된 컴파운드 케이 생산성 중 가장 높은 생산성을 보여주며, 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산방법은 종래의 화학적인 생산방법과 비교하여 친환경적이면서, 최초의 효소적 방법이라 할 수 있겠다.The present invention can be efficiently produced using enzymes containing compound K and aglycone protoparanadiol, which have various excellent effects such as immune enhancement, tumor angiogenesis inhibition, cancer cell invasion inhibition and cancer cell proliferation inhibition. The compound k production method shows the highest productivity among previously reported compound k productivity, and the production method of aglycone protoparanaxadiol is environmentally friendly and the first enzymatic method compared to the conventional chemical production method. .

또한 기질과 효소 농도의 최적화를 통해 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 고수율로 선택적으로 생산하여 산업적으로 유용하게 이용될 수 있다.In addition, by optimizing the substrate and enzyme concentration, compound k and aglycone protoparnaxadiol can be selectively produced in high yield, which can be used industrially.

도 1은 진세노사이드 알디로 반응한 결과로서 전환된 두 가지 물질을 확인하였다. 진세노사이드 알디가 모두 소모되어 컴파운드 케이 및 어글리콘 프로토파낙사디올이 나타난다.
도 2는 베타-글리코시다제의 온도와 pH에 따른 효소활성도를 조사하여 나타낸 것이다. (a)는 온도, (b)는 pH에 대한 조사이다.
도 3은 베타-글리코시다제의 각 온도에서의 온도안정성을 나타낸 것이다.
도 4는 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 베타-글리코시다제의 최적 단위/㎖를 조사하여 나타낸 것으로, (a)는 4 mM Rd, (b)는 10 % 인삼추출물을 사용하여 조사한 것이다.
도 5는 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 도 3의 최적 단위/㎖에서 최적의 진세노사이드 알디와 인삼기질 농도를 조사하여 나타낸 것이다. (a)와 (b)는 베타-글리코시다제 8 또는 48 단위/㎖를 사용하여 Rd의 최적농도, (c)와 (d)는 베타-글리코시다제 16 또는 96 단위/㎖를 사용하여 인삼추출물의 최적농도를 조사한 것이다.
도 6은 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 도 4와 도 5의 최적 효소 단위/㎖과 기질 농도로 시간별 생산을 본 것이다. (a)와 (b)는 4 mM 진세노사이드 알디와 베타-글리코시다제 8 또는 48 단위/㎖를 사용하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로노파낙사디올의 생산을 본 것이고, (c)와 (d)는 10% 인삼추출물과 베타-글리코시다제 16 또는 96 단위/㎖를 사용하여 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산을 본 것이다.
도 7은 파이로코커스 퓨리오서스 유래 베타-글리코시다제의 염기서열을 나타낸다.
도 8은 파이로코커스 퓨리오서스 유래 베타-글리코시다제의 아미노산 서열을 나타낸다.
1 shows two substances converted as a result of the reaction with ginsenoside aldi. Ginsenoside Aldi is consumed, resulting in Compound K and Uglycon Protoparnaxadiol.
Figure 2 shows by examining the enzyme activity according to the temperature and pH of the beta- glycosidase. (a) is temperature, (b) is irradiation of pH.
Figure 3 shows the temperature stability at each temperature of beta-glycosidase.
Figure 4 shows the optimum unit / ml of beta-glycosidase in the production of compound K and aglycone protoparnaxadiol, (a) is 4 mM Rd, (b) using 10% ginseng extract It was investigated.
FIG. 5 shows the optimum ginsenoside aldi and ginseng substrate concentrations at the optimum unit / ml of FIG. 3 in the production of compound K and aglycone protoparanaxadiol. (a) and (b) are the optimal concentrations of Rd using beta-glycosidase 8 or 48 units / ml, and (c) and (d) ginseng using beta-glycosidase 16 or 96 units / ml The optimum concentration of the extract was investigated.
FIG. 6 shows production over time with the optimal enzyme units / ml and substrate concentrations of FIGS. 4 and 5 in compound k and aglycone protoparanaxadiol production. (a) and (b) show production of compound k and aglycone propanoparanadiol using 4 mM ginsenoside aldi and beta-glycosidase 8 or 48 units / ml, and (c) and (d ) Shows the production of compound k and aglycone propananaxadiol using 10% ginseng extract and 16 or 96 units / ml of beta-glycosidase.
Figure 7 shows the nucleotide sequence of pyrococcus puriosus derived beta-glycosidase.
8 shows the amino acid sequence of Pyrococcus puriosus derived beta-glycosidase.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.

실시예 1. 고온성 베타-글리코시다제를 포함하는 재조합 발현 벡터 및 형질전환 미생물의 제조Example 1 Preparation of Recombinant Expression Vectors and Transgenic Microorganisms Comprising Thermophilic Beta-Glycosidase

본 발명에서는 고온성 베타-글리코시다제를 제조하기 위하여 먼저 파이로코코스 퓨리오서스 균주로부터 유래한 베타-글리코시다제 유전자를 분리하였다. 구체적으로, 이미 유전자 염기서열과 아미노산 서열이 특정되어 있는 파이로코코스 퓨리오서스 DSM 3638 균주의 게놈 DNA를 구입하였다(Microbank, Daejeon, Korea))(도 7).In the present invention, the beta-glycosidase gene derived from the pyrococcus puriosus strain was first isolated in order to prepare a high temperature beta-glycosidase. Specifically, pyrococcus furiosus, which has a gene sequence and an amino acid sequence already specified Genomic DNA of the DSM 3638 strain was purchased (Microbank, Daejeon, Korea) (FIG. 7).

이로부터 유래한 베타-글리코시다제의 발표된 공지의 DNA 염기서열[서열목록 참조; 진뱅크 수탁번호 AAC25555 (Genebank Accession No. AAC25555)을 기초로 하여 정방향 프라이머 (5‘-GGATCCATGAAGTTCTCCAAAAAAC-3';서열번호 3) 및 역방향 프라이머 (5’-GTCGACCTTTCTTGTAACAAATT-3';서열번호 4)를 각각 제작하였다. 다음 상기 게놈 DNA, 프라이머를 이용하여 중합효소 연쇄반응 (PCR)을 실시하여 해당 유전자를 증폭하였다. 상기 과정으로 인하여 증폭된 베타-글리코시다제 유전자 절편을 제한효소 BamHI 및 SalI를 사용하여 플라스미드 벡터 pET24a(Novagen, Darmstadt, Germany)에 삽입하는 과정으로 본 연구에서 사용된 발현벡터 pET24a/베타-글리코시다제를 제작하였다. 또한 상기와 같이 얻은 재조합 발현 벡터는 통상적인 형질전환 방법에 의하여 대장균 ER2566 균주(New England Biolabs, Hertfordshire, U.K.)에 형질전환하였다. Published known DNA sequences of beta-glycosidases derived therefrom (see Sequence Listing; A forward primer (5'-GGATCCATGAAGTTCTCCAAAAAAC-3 '; SEQ ID NO: 3) and a reverse primer (5'-GTCGACCTTTCTTGTAACAAATT-3'; SEQ ID NO: 4) were prepared based on Genebank Accession No. AAC25555 (Genebank Accession No. AAC25555) It was. Next, a polymerase chain reaction (PCR) was performed using the genomic DNA and primers to amplify the gene. The expression vector pET24a / beta- used in this study was inserted into the plasmid vector pET24a (Novagen, Darmstadt, Germany) using the beta-glycosidase gene fragment amplified by the above procedure using restriction enzymes BamH I and Sal I. Glycosidase was produced. In addition, the recombinant expression vector thus obtained was transformed into E. coli ER2566 strain (New England Biolabs, Hertfordshire, UK) by a conventional transformation method.

상기 형질전환된 대장균은 20% 글리세린(glycerine) 용액을 첨가하여 배양을 실시하기 전에 냉동 보관하였다. 상기 재조합 대장균은 E. coli ER2566 pET24a/베타-글리코시다제 균주로 명명하였다.
The transformed E. coli was stored frozen before the incubation with the addition of 20% glycerin (glycerine) solution. The recombinant E. coli was named E. coli ER2566 pET24a / beta-glycosidase strain.

실시예Example 2. 고온성 베타- 2. Thermophilic Beta- 글리코시다제의Glycosidase 발현 및 정제 Expression and Purification

본 발명에서는 베타-글리토시다제를 대량 생산하기 위하여 냉동 보관된 E. coli ER2566 pET24a/베타-글리코시다제 균주를 20 mg/l의 카나마이신(Kanamycin)이 포함된 LB 배지 3 ㎖이 들어있는 시험관(test tube)에 접종하고 600 ㎚에서 흡광도가 2.0 이 될 때까지 37℃의 진탕 배양기로 종균 배양을 실시하였다. 이후 배양된 종균을 다시 20 mg/l의 카나마이신이 포함된 LB 배지 500 ㎖가 들어있는 2ℓ의 삼각 플라스크에 첨가하여 600 ㎚에서의 흡광도가 0.8이 될 때까지 배양하고 상기 과정 중에서 교반 속도는 200 rpm, 배양 온도는 37℃로 조정하였다. 또한, 600 ㎚ 에서의 흡광도가 0.8이 된 이후, 여기에 0.1 mM ITPG (isopropyl-beta-thiogalactoside) 를 첨가하여 베타-글리코시다제의 대량 발현을 유도하였다. IPTG 를 첨가 후에는 교반 속도는 150 rpm, 배양 온도는 16℃로 조정하여 12시간 동안 배양하였다.In the present invention, a tube containing 3 ml of LB medium containing 20 mg / l kanamycin of E. coli ER2566 pET24a / beta-glycosidase strain, which is stored frozen for mass production of beta-glytosidase (Test tube) was inoculated and the seed culture was carried out by shaking incubator at 37 ℃ until absorbance at 2.0 at 600 nm. The cultured spawn was then added to a 2 l Erlenmeyer flask containing 500 ml of LB medium containing 20 mg / l kanamycin and incubated until the absorbance at 600 nm was 0.8 and the stirring speed was 200 rpm. , The culture temperature was adjusted to 37 ℃. In addition, after the absorbance at 600 nm became 0.8, 0.1 mM ITPG (isopropyl-beta-thiogalactoside) was added thereto to induce mass expression of beta-glycosidase. After addition of IPTG, the stirring rate was adjusted to 150 rpm and the incubation temperature was adjusted to 16 ° C. for 12 hours.

또한, 상기와 같이 과발현되어 생산된 베타-글리코시다제는 상기 형질전환 된 균주의 배양액을 6,000× g로 4℃에서 30분 동안 원심분리하고 0.85% 염화나트륨 (NaCl)으로 두 번 세척한 다음 50 mM 구연산나트륨 완충용액 (50 mM ,Sodium citrate buffer, pH 5.5)을 첨가하여 상기 세포 용액을 파쇄기 (sonicator)로 파쇄하였다. 상기 세포 파쇄물은 다시 13,000× g 로 4℃에서 20분 동안 원심분리하고 고온인 90℃에서 10분 동안 열처리한 다음, 이로부터 얻은 열 처리물을 13,000× g 로 4℃에서 20분 동안 다시 원심분리한 후 상등액만을 얻어 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산에 사용되는 효소액으로서 분리하였다.
In addition, the beta-glycosidase produced by overexpression as described above was centrifuged at 6,000 x g for 30 minutes at 6,000 × g, washed twice with 0.85% sodium chloride (NaCl) and then 50 mM Sodium citrate buffer (50 mM, Sodium citrate buffer, pH 5.5) was added to disrupt the cell solution with a sonicator. The cell lysate was again centrifuged at 13,000 × g for 20 minutes at 4 ° C. and heat treated at 90 ° C. for 10 minutes at high temperature, and then the heat treatment obtained therefrom was centrifuged again at 4 ° C. for 20 minutes at 13,000 × g. After that, only the supernatant was obtained and separated as an enzyme solution used for the production of compound K and aglycone propanacanadiol.

실시예Example 3. 고온성 베타- 3. Thermophilic Beta- 글리코시다제Glycosidase 효소의 활성에 미치는  Effect on enzyme activity pHpH 및 온도 효과 조사 And temperature effects investigation

본 발명에서는 베타-글리코시다제 효소의 pH 및 온도 변화에 따른 활성을 조사하기 위하여, 다양한 pH 및 온도 조건 하에서 효소와 기질 Rd를 반응시키고 효소 활성을 비교하였다.
In the present invention, in order to investigate the activity of the beta-glycosidase enzyme according to the pH and temperature changes, the enzyme and the substrate Rd were reacted under various pH and temperature conditions and the enzyme activity was compared.

가. 고온성 베타-end. Thermophilic Beta- 글리코시다제의Glycosidase 효소 활성 측정 Enzyme Activity Measurement

본 발명에서 제시된 희귀 진세노사이드의 생산에 관한 조성물에 제공되는 베타-글리코시다제 활성 측정에는 순수 분리된 진세노사이드 알디를 사용하였다. 구체적으로 상기 반응에는 최종농도 1 mM 진세노사이드 알디, 50 mM pH 5.5 구연산나트륨 완충용액 및 효소를 희석하여 총 부피 1 ㎖이 되게 섞은 후 95℃ 20분 동안 반응을 진행시켰다. 또한 1 ㎖ n-butanol의 첨가로 상기 반응을 정지시켰다. 이때 사용된 진세노사이드 알디와 효소반응으로 인하여 생성된 컴파운드케이의 양은 VWD 검출기 및 YMC-PackTM Pro C18TM의 칼럼이 장착된 고압 액체 크로마토그래피를 실시하여 산정하였고, YMC-PackTM Pro C18TM 칼럼은 37℃에서 1 ㎖/분 속도로 0%에서 80%까지 아세토니트릴을 통과시키도록 하였다. 이때 효소의 단위(Unit)는 1 마이크로몰(μmole) 의 컴파운드케이를 생산하는 효소의 양으로 정의하였다. 또한 효소 단백질의 양으로는 소혈청 알부민 (bovine serum albumin)을 기준으로 한 브래드포드(Bradford) 방법을 사용하여 산정하였다.Purely isolated ginsenoside aldi was used to measure beta-glycosidase activity provided in the composition for the production of the rare ginsenosides presented herein. Specifically, the reaction was diluted with a final concentration of 1 mM ginsenoside aldi, 50 mM pH 5.5 sodium citrate buffer and enzyme to a total volume of 1 ml, and then the reaction was performed at 95 ° C. for 20 minutes. The reaction was also stopped by addition of 1 ml n -butanol. At this time, the true amount of the compound K generated due to ginsenosides Aldi and enzyme reaction used was calculated by performing a VWD detector and a YMC-PackTM Pro C 18 TM a column equipped with a high pressure liquid chromatography of Photography, YMC-PackTM Pro C 18 TM The column was allowed to pass acetonitrile from 0% to 80% at 37 ° C. at 1 ml / min rate. At this time, the unit of the enzyme (Unit) was defined as the amount of enzyme to produce 1 micromole (μmole) compound k. In addition, the amount of the enzyme protein was calculated using the Bradford method based on bovine serum albumin.

나. 고온성 베타-I. Thermophilic Beta- 글리코시다제Glycosidase 효소의 활성에 미치는  Effect on enzyme activity pHpH 및 온도 효과 조사 And temperature effects investigation

먼저 베타-글리코시다제 효소의 활성에 대한 온도의 효과를 조사하기 위하여, 효소반응은 상기 방법으로 정해진 0.01 단위/㎖ 효소와 1 mM 진세노사이드 알디가 포함된 50 mM pH 5.5 구연산 나트륨 완충용액을 사용하여 70 ~ 95 ℃ 반응을 수행하였다. 그 다음 1 ㎖ n-butanol의 첨가로 상기 반응을 정지시키고 고압 액체 크로마토그래피로 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과, 우리가 실험한 온도범위 내에서의 최적온도는 95 ℃인 것을 확인하였다 (도 2a).First, to investigate the effect of temperature on the activity of beta-glycosidase enzyme, the enzymatic reaction was carried out using a 50 mM pH 5.5 sodium citrate buffer solution containing 0.01 unit / ml enzyme and 1 mM ginsenoside aldi. The reaction was carried out using 70 ~ 95 ℃. The reaction was then stopped by the addition of 1 ml n- butanol and the activity of the enzyme was measured by high pressure liquid chromatography. As a result, it was confirmed that the optimum temperature in the temperature range we tested was 95 ℃ (Fig. 2a).

또한 베타-글리코시다제의 효소의 활성에 대한 pH에 대한 효과를 조사하기 위하여, 효소반응은 0.01 단위/㎖ 효소와 1 mM 진세노사이드 알디가 포함된 50 mM pH 5.5 구연산 나트륨 완충용액을 사용하여 pH 4.5 에서부터 6.0까지 실시하고, 0.01 단위/㎖ 효소와 1 mM 진세노사이드 알디가 포함된 50 mM pH 5.5 인삼칼륨 완충용액을 사용하여 pH 6.0 에서부터 6.5까지 실시하였다. 그 다음 1 ㎖ n-butanol의 첨가로 상기 반응을 정지시키고 고압 액체 크로마토그래피로 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과, 최적 pH는 pH 5.5 인 것을 확인하였다 (도 2b). 도 2b 에서의 pH 에 따른 베타-글리코시다제 효소의 활성도에서 ●는 구연산나트륨 완충용액, ○는 인산 완충용액을 나타낸 것이다. In addition, to investigate the effect of beta-glycosidase on pH on the enzyme activity, the enzyme reaction was performed using 50 mM pH 5.5 sodium citrate buffer containing 0.01 unit / ml enzyme and 1 mM ginsenoside aldi. pH was carried out from 4.5 to 6.0, and was performed from pH 6.0 to 6.5 using a 50 mM pH 5.5 potassium ginseng buffer solution containing 0.01 unit / ml enzyme and 1 mM ginsenoside aldi. The reaction was then stopped by the addition of 1 ml n- butanol and the activity of the enzyme was measured by high pressure liquid chromatography. As a result, it was confirmed that the optimum pH was pH 5.5 (FIG. 2B). In the activity of the beta-glycosidase enzyme according to the pH in Figure 2b is ● sodium citrate buffer solution, ○ represents a phosphate buffer solution.

도 3은 고온성 베타-글리코시다제의 효소활성의 온도안정성을 측정하여 조사하여 나타낸 것으로서 효소활성 반감기가 85℃에서는 69시간, 90℃에서는 118시간 및 95℃에서는 69시간으로 나타난다(도 3). 도 3에서의 온도안정성에 따른 베타-글리코시다제 효소의 활성도에서 ●는 75℃, ○는 80℃,▼는 85℃, △는 90℃, ■는 95℃를 나타낸 것이다.
3 shows the temperature stability of the thermophilic beta-glycosidase enzyme enzyme activity. The enzyme activity half-life is shown as 69 hours at 85 ° C, 118 hours at 90 ° C, and 69 hours at 95 ° C (FIG. 3). . In the activity of the beta-glycosidase enzyme according to the temperature stability in Figure 3 ● is 75 ℃, ○ is 80 ℃, ▼ is 85 ℃, △ is 90 ℃, ■ is 95 ℃.

실시예Example 4. 고온성 베타- 4. Thermophilic Beta- 글리코시다제를Glycosidase 이용한  Used 컴파운드Compound 케이와Kwa 어글리콘Uglycon 프로토파낙사디올의 생산에 있어 최적 효소 단위/㎖과 최적 기질 농도의 조사 Investigation of Optimal Enzyme Unit / mL and Optimal Substrate Concentration in the Production of Protoparanaxadiol

상기 과정을 거쳐서 얻어진 베타-글리코시다제가 기질로서 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물을 사용 할 경우 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산에 있어 최적 효소 단위와 기질 농도를 조사하였다.
When the beta-glycosidase obtained through the above process was used as ginsenoside aldi or ginseng root extract, the optimum enzyme unit and substrate concentration were investigated in the production of compound K and aglycone propanacanadiol.

가. 베타-end. beta- 글리코시다제를Glycosidase 이용한  Used 컴파운드Compound 케이와Kwa 어글리콘Uglycon 프로토파낙사디올 생산에 있어  In the production of protoparnacindiol 진세노사이드Gin Senocide 알디 또는 인삼뿌리추출물을 기질로 사용할 경우의 베타- Beta- Using Aldi or Ginseng Root Extract as Substrate 글리코시다제의Glycosidase 최적 단위/㎖ 조사 Optimum unit / ml count

상기 효소의 단위/㎖가 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물과 반응시에 관찰되는 영향을 조사하기 위하여 인삼 추출물과 반응하였다. 인삼추출물의 제조는 MeOH/water mixture (4:1 v/v) 1 l 에 100 g 의 건조된 인삼가루를 넣고 80 ℃에서 1시간 동안 추출한 후 필터링과 농축을 거쳐 1l 의 2차 증류수에 녹여 실험에 사용하였다 (Kim SK, Kwak YS, Kim SW, Hwang YS, Ko ys, Yoo CM : Improved method for the preparation of crude ginseng saponin. J. Ginseng Res 1988;22;155-160)Reaction with ginseng extract was carried out to investigate the effect observed in units / ml of the enzyme when reacted with ginsenoside aldi or ginseng root extract. To prepare ginseng extract, add 100 g of dried ginseng powder to 1 l of MeOH / water mixture (4: 1 v / v), extract it for 1 hour at 80 ℃, filter it, concentrate it, and dissolve it in 1 l of distilled water. (Kim SK, Kwak YS, Kim SW, Hwang YS, Ko ys, Yoo CM: Improved method for the preparation of crude ginseng saponin. J. Ginseng Res 1988; 22; 155-160)

효소 반응시 기질로서 4 mM 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물을 사용하였다. 진세노사이드 알디를 기질로 사용한 경우 베타-글리코시다제와 5 시간 반응하였고, 그 결과, 컴파운드 케이 생산에 있어서 베타-글리코시다제 최적 단위/㎖은 8 단위/㎖이고, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어서 베타-글리코시다제 최적단위/㎖은 48 단위/㎖이다(도 4a). 도 4a 에서의 베타-글리코시다제 최적 효소 단위/㎖ 조사에서 ●는 진세노사이드 알디, ○는 컴파운드 케이, ▼는 어글리콘 프로토파낙사디올을 나타낸 것이다.In the enzyme reaction, 4 mM ginsenoside aldi or ginseng root extract was used as a substrate. When ginsenoside Aldi was used as a substrate, it reacted with beta-glycosidase for 5 hours. As a result, the optimal unit / ml of beta-glycosidase in compound K production was 8 units / ml, and aglycone propanacanadiol was used. The optimum unit of beta-glycosidase / ml in production is 48 units / ml (FIG. 4A). In the beta-glycosidase optimal enzyme unit / ml irradiation in Figure 4a, ● is ginsenoside aldi, 는 is compound K, ▼ is aglycone propanacanadiol.

인삼뿌리추출물을 사용한 경우 베타-글리코시다제와 6시간 반응하였고, 그 결과 컴파운드 케이 생산에 있어서 베타-글리코시다제 최적 단위/㎖는 16 단위/㎖이고, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어서 베타-글리코시다제 최적 단위/㎖는 96 단위/㎖이다(도 4b). 도 4b 에서의 베타-글리코시다제 최적 효소 단위/㎖ 조사에서 ●는 진세노사이드 알비1(Rb1), ○는 진세노사이드 알씨(Rc), ▼는 진세노사이드 알비2(Rb2), △는 진세노사이드 알디, ■는 컴파운드 케이, □는 어글리콘 프로토파낙사디올을 나타낸 것이다.
When ginseng root extract was used, it was reacted with beta-glycosidase for 6 hours. As a result, the optimum unit / ml of beta-glycosidase in compound K production was 16 units / ml, and beta in aglycone propananaxadiol production. -Glycosidase optimal unit / ml is 96 units / ml (FIG. 4B). In the beta-glycosidase optimal enzyme unit / ㎖ irradiation in Figure 4b is ● ginsenoside alb 1 (Rb1), ○ is ginsenoside AL (Rc), ▼ is ginsenoside alb 2 (Rb2), △ is Ginsenoside Aldi, ■ is compound K, and □ is aglycone Protoparnaxadiol.

나. 베타-I. beta- 글리코시다제를Glycosidase 이용한  Used 컴파운드Compound 케이와Kwa 어글리콘Uglycon 프로토파낙사디올 생산에 있어  In the production of protoparnacindiol 진세노사이드Gin Senocide 알디 또는 인삼뿌리추출물을 기질로 사용할 경우의 최적의 기질 농도 조사 Optimal Substrate Concentration when Using Aldi or Ginseng Root Extract as Substrate

상기 최적 단위/㎖의 베타-글리코시다제 사용에 있어 기질로서 Rd와 인삼 추출물의 최적 농도를 조사하기 위하여 Rd를 사용한 경우 컴파운드 케이의 생산에 있어 베타-글리코시다제 8 단위/㎖를 사용하고(도 5a), 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 베타-글리코시다제 48 단위/㎖를 사용하여 생산성과 수율을 본 결과 최적 기질 농도는 4 mM이다(도 5b). When Rd was used to investigate the optimal concentration of Rd and ginseng extract as a substrate in the use of the optimal unit / ml of beta-glycosidase, 8 units / ml of beta-glycosidase was used in the production of the compound K ( Figure 5a), productivity and yield using 48 units / ml of beta-glycosidase in the production of aglycone propanacanadiol, the optimum substrate concentration is 4 mM (Figure 5b).

인삼 추출물의 최적 농도를 조사하기 위해서는 컴파운드 케이의 생산에 있어 베타-글리코시다제 16 단위/㎖를 사용하고(도 5c), 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 베타-글리코시다제 96 단위/㎖를 사용하여 생산성과 수율을 본 결과 최적 기질 농도는 10 % 인삼뿌리추출물이다(도 5d).In order to investigate the optimal concentration of ginseng extract, 16 units / ml of beta-glycosidase was used in the production of compound K (FIG. 5c), and 96 units / ml of beta-glycosidase in production of aglycone propanacanadiol. As a result of using the productivity and yields, the optimum substrate concentration is 10% ginseng root extract (FIG. 5D).

도 5 에서의 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물의 최적농도 조사에서 ●는 생산성, ○는 전환율을 나타낸 것이다.
In the investigation of the optimum concentration of ginsenoside aldi or ginseng root extract in Figure 5 ● indicates productivity, ○ indicates the conversion rate.

실시예Example 4. 최적 효소 단위/㎖의 베타- 4. Optimal Enzyme Units / mL Beta- 글리코시다제와With glycosidase 최적  optimal 기질농도의Substrate concentration RdRd 또는 인삼추출 조성물의 시간에 따른  Or over time of the ginseng extract composition 컴파운드Compound 케이K , , 어글리콘Uglycon 프로토파낙사디올의 생산 Production of Protoparnacindiol

본 발명에서 상기 고온성 베타-글리코시다제를 이용하여 시간에 따른 진세노사이드 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올 생산방법을 개발하기 위하여 고온성 베타-글리코시다제의 최적 pH (pH 5.5) 및 효소활성이 절반으로 줄어드는 시간을 고려한 온도(95℃)에서 반응하였다.Optimum pH (pH 5.5) of pyrogenic beta-glycosidase to develop a ginsenoside compound K, aglycone propanacanadiol production method over time using the pyrogenic beta-glycosidase in the present invention and The reaction was carried out at a temperature (95 ° C.) considering the time at which the enzyme activity was reduced by half.

상기 실험으로 구해진 4 mM 진세노사이드 알디를 사용한 경우의 컴파운드 케이 생산의 최적 효소 단위/㎖인 8 단위/㎖에서 반응하였을 경우 시간별 생산량을 측정한 결과 5시간 경과시 컴파운드 케이 2.06 mg/㎖을 생산하여 413 mg/l/h의 생산성을 나타내고, 32시간 경과시 컴파운드 케이가 모두 가수분해 되어 어글리콘 프로토파낙사디올 1.79 mg/㎖을 생산하여 56 mg/l/h의 생산성을 나타낸다(도 6a).When the reaction was performed at 8 units / ml, which is the optimum enzyme unit / ml of compound k production in the case of using the 4 mM ginsenoside aldi obtained by the above experiment, the yield of the compound k was 2.06 mg / ml after 5 hours. It shows the productivity of 413 mg / l / h, and after 32 hours all of the compound k is hydrolyzed to produce 1.79 mg / ml of agglycon propanpanaxadiol (56 mg / l / h) (Fig. 6a) .

상기 실험으로 구해진 4 mM 진세노사이드 알디를 사용한 경우의 어글리콘 프로토파낙사디올 최적 효소 단위/㎖인 48 단위/㎖에서 반응하였을 경우 시간별 생산량을 측정한 결과 5시간 경과시 어글리콘 프로토파낙사디올 1.78 mg/㎖을 생산하여 351 mg/l/h의 생산성을 나타낸다(도 6b). 도 6a와 도 6b 에서의 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 ●는 진세노사이드 알디, ○는 컴파운드 케이, ▼는 어글리콘 프로토파낙사디올을 나타낸 것이다.Aglycone Propanacanadiol when using 4 mM ginsenoside aldi obtained in the above experiments was measured at 48 units / ml, which is the optimum enzyme unit / ml. A yield of 1.78 mg / ml yields a productivity of 351 mg / l / h (FIG. 6B). In the compound k and aglycone protoparnaxadiol production in FIGS. 6a and 6b, x represents ginsenoside aldi, ○ represents a compound k, and a represents aglycone protoparanaxadiol.

상기 실험으로 구해진 10 % 인삼뿌리추출물을 사용한 경우의 컴파운드 케이 생산 최적 효소 단위/㎖인 16 단위/㎖에서 반응하였을 경우 시간별 생산량을 측정한 결과 6시간 경과시 컴파운드 케이 1.81 mg/㎖을 생산하여 302 mg/l/h의 생산성을 나타내고, 32시간 경과시 컴파운드 케이가 모두 가수분해 되어 어글리콘 프로토파낙사디올 1.69 mg/㎖을 생산하여 52.8 mg/l/h의 생산성을 나타낸다(도 6c).Compound K production in case of using 10% ginseng root extract obtained in the above experiment When the reaction was performed at 16 units / ml, which is the optimum enzyme unit / ml, the yield of hourly production of compound k produced 1.81 mg / ml after 6 hours. It shows the productivity of mg / l / h, and after 32 hours all of the compound k is hydrolyzed to produce 1.69 mg / ml of agglycone propananaxadiol (52.8 mg / l / h) (Fig. 6c).

상기 실험으로 구해진 10 % 인삼뿌리추출물을 사용한 경우의 어글리콘 프로토파낙사디올 생산 최적 효소 단위/㎖인 96 단위/㎖에서 반응하였을 경우 시간별 생산량을 측정한 결과 6시간 경과시 어글리콘 프로토파낙사디올 1.75 mg/㎖을 생산하여 292 mg/l/h의 생산성을 나타낸다(도 6d). 도 6c와 도 6d 에서의 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올 생산에 있어 ●는 진세노사이드 알비1, ○는 진세노사이드 알씨, ▼는 진세노사이드 알비2, △는 진세노사이드 알디, ■는 컴파운드 케이, □는 어글리콘 프로토파낙사디올을 나타낸 것이다.Aglycone Protoparnaxadiol production using the 10% ginseng root extract obtained in the above experiments measured the hourly production when reacted at 96 units / ml, which is the optimum enzyme unit / ml. It yields 1.75 mg / ml producing 292 mg / l / h (FIG. 6D). In the production of compound k and aglycone protoparnaxadiol in FIGS. 6C and 6D, 는 is ginsenoside albi 1, 는 is ginsenoside AL, ▼ is ginsenoside albi 2, △ is ginsenoside Aldi, and Is the compound K, □ represents the aglycone Protoparanadiol.

현재까지 진세노사이드 컴파운드 케이를 생산할수 있는 효소로써 상업용 효소인 노보자임사(Novozyme Co.)의 펙티넥스 100 (Pectinex 100), 설포로버스 솔파타리쿠스 (Sulfolobus solfataricus)의 베타-글리코시다제가 있다. 인삼 추출물의 농도 10%에서 반응시 펙티넥스의 경우 24시간에 1.3 mg/㎖의 컴파운드 케이를 생산하여 54 mg/l/h의 생산성을 나타내고(Bo-Hye Kim et al. 2006,Biotransformation of Korean Panax ginseng by Pectinex. Biol. Pharm. Bull. 29, 2472-2487), 설포로버스 애시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius) 베타-글리코시다아제는 24시간에 1.2 mg/㎖의 컴파운드 케이를 생산하여 50 mg/l/h의 생산성을 나타내고 (Kyeong-Hwan Noh et al. 2009 Production of the rare ginsenosides compound K, compound Y, and compound Mc by a thermostable beta-glycosidase from Sulfolobus acidocaldarius. Biol Pharm Bull 32 1830-1835), 설포로버스 솔파타리쿠스 (Sulfolobus solfataricus)의 베타-글리코시다제의 경우 이보다 약 2.5배 높은 136 mg/l/h의 생산성이 보고된 바 있다 (Kyeong-Hwan Noh et al. 2009 Ginsenoside compound K production from ginseng root extract by a thermostable betagalaactosidase from Sulfolobus solfataricus. Biosci. Biotechnol. Biochem 73 316-321). To date, the enzymes capable of producing ginsenoside compound k include commercial enzymes Novozyme Co. Pectinex 100 and Sulfolobus solfataricus beta-glycosidase. . When reacting at a concentration of 10% of ginseng extract, Pectinex produced 1.3 mg / ml of compound K at 24 hours and showed 54 mg / l / h of productivity (Bo-Hye Kim et al. 2006, Biotransformation of Korean Panax ginseng by Pectinex.Biol.Pharm.Bull. 29, 2472-2487), Sulfolobus Ashdo caldarius acidocaldarius ) beta-glycosidase produces 1.2 mg / ml of compound k at 24 hours, yielding 50 mg / l / h of productivity (Kyeong-Hwan Noh et al. 2009 Production of the rare ginsenosides compound K, compound Y , and compound Mc by a thermostable beta-glycosidase from Sulfolobus acidocaldarius . Biol Pharm Bull 32 1830-1835), Sulfolobus beta-glycosidase of solfataricus has been reported to have a productivity of about 136 mg / l / h, about 2.5 times higher (Kyeong-Hwan Noh et al. 2009 Ginsenoside compound K production from ginseng root extract by a thermostable betagalaactosidase from Sulfolobus solfataricus.Biosci.Biotechnol.Biochem 73 316-321).

상기 효소를 사용하여 진세노사이드 알디 또는 인삼뿌리추출물을 사용한 최적의 반응조건에서 반응할 경우 최종적으로 컴파운드 케이와 어글리콘 프로토파낙사디올을 각 각약 1.7 mg/㎖ 생산하여 300 ~ 420 mg/l/h의 생산성을 나타내며, 컴파운드 케이의 생산성은 기존 보고된 생산성보다 2배 이상 높으며, 어글리콘 프로토파낙사디올의 경우 종래 화학적인 방법으로의 생산이 아닌 친환경적이고 기질 특이성을 이용하여 고수율의 생산물을 기대할 수 있는 효소적 방법에 의하여 생산된 것은 최초이다.When the enzyme is reacted under optimal reaction conditions using ginsenoside aldi or ginseng root extract, it finally produces compound K and aglycone propananaxadiol by 1.7 mg / ml, respectively, and 300 to 420 mg / l /. The productivity of h, the compound k productivity is more than twice the productivity reported previously, the agglycone propanpanasediol is produced in a high yield using environmentally friendly and substrate specificity rather than production by conventional chemical methods It is the first to be produced by the enzymatic method that can be expected.

더욱이 같은 효소를 사용하여 생산된 진세노사이드 컴파운드 케이 그리고 어글리콘 프로토파낙사디올의 생산에 관한 결과는 현재까지 보고된바 없다. 이는 한가지 효소를 가지고 인삼 추출물 및 순수분리된 진세노사이드 알디를 진세노사이드 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올로 전환할 수 있다는 장점이 있다.Furthermore, no results have been reported to date for the production of ginsenoside compound k and aglycone propanacanadiol produced using the same enzymes. This has the advantage of converting ginseng extract and purely isolated ginsenoside aldi into ginsenoside compound K and aglycone protoparanaxadiol with one enzyme.

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삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 1에 기재된 아미노산 서열을 가지는 베타-글리코시다제를 진세노사이드 알디 또는 인삼 추출물과 반응용매 중에서 반응시켜 어글리콘 프로토파낙사디올을 제조하는 방법.A method for producing aglycone propananaxadiol by reacting beta-glycosidase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 with ginsenoside aldi or ginseng extract in a reaction solvent. 제 9항에 있어서, 상기 인삼 추출물은 고려인삼, 삼칠인삼, 미국인삼, 죽절인삼, 히말라야인삼 또는 베트남인삼의 뿌리 또는 지상부로부터 추출 분리하여 얻은 것을 특징으로 하는 어글리콘 프로토파낙사디올을 제조하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the ginseng extract is obtained by extracting and extracting from the root or ground portion of Korean ginseng, Samchil ginseng, American ginseng, bamboo shoot ginseng, Himalayan ginseng, or Vietnamese ginseng. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103073611A (en) * 2013-01-10 2013-05-01 天津大学 Ginsenoside C-K semihydrate crystal and preparation method thereof
KR20180042695A (en) 2016-10-18 2018-04-26 건국대학교 산학협력단 Preparation method of ginsenoside compound K with a high yield using β-glycosidase supplemented with a high activity α-L-arabinofuranosidase

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102766187A (en) * 2012-06-21 2012-11-07 李晓辉 Ginsenoside Compound-K ester derivative and application thereof to preparation of medicament for prophylaxis and treatment of atherosclerosis
KR102655938B1 (en) * 2016-09-28 2024-04-11 (주)아모레퍼시픽 Composition for producing ginsenoside compound K comprising thermo satble alpha-L-arabinofuranosidase enzyme and preparation method of ginsenoside compound K

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl Microbiol Biotechnol. 2010, Vol. 87, pp.9-19 (온라인 공개일: 2010.04.08.) *
Appl Microbiol Biotechnol. 2010, Vol. 87, pp.9-19 (온라인 공개일: 2010.04.08.)*
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103073611A (en) * 2013-01-10 2013-05-01 天津大学 Ginsenoside C-K semihydrate crystal and preparation method thereof
KR20180042695A (en) 2016-10-18 2018-04-26 건국대학교 산학협력단 Preparation method of ginsenoside compound K with a high yield using β-glycosidase supplemented with a high activity α-L-arabinofuranosidase

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