KR101392987B1 - Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase - Google Patents

Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase Download PDF

Info

Publication number
KR101392987B1
KR101392987B1 KR1020120027382A KR20120027382A KR101392987B1 KR 101392987 B1 KR101392987 B1 KR 101392987B1 KR 1020120027382 A KR1020120027382 A KR 1020120027382A KR 20120027382 A KR20120027382 A KR 20120027382A KR 101392987 B1 KR101392987 B1 KR 101392987B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glucosidase
compound
beta
ginsenoside
enzyme
Prior art date
Application number
KR1020120027382A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130105174A (en
Inventor
오덕근
이기웅
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020120027382A priority Critical patent/KR101392987B1/en
Publication of KR20130105174A publication Critical patent/KR20130105174A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101392987B1 publication Critical patent/KR101392987B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids
    • C12P33/20Preparation of steroids containing heterocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2445Beta-glucosidase (3.2.1.21)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01021Beta-glucosidase (3.2.1.21)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소를 이용한 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 진세노사이드 컴파운드 와이(Ginsenoside compound Y), 진세노사이드 컴파운드 엠씨(Ginsenoside compound Mc)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온성 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum) 유래 베타 글루코시다아제를 포함하는 재조합 발현 벡터, 이를 형질전환 된 미생물 및 이들을 이용하여 베타 글루코시다아제를 대량으로 얻는 제조방법, 그리고 상기 베타 글루코시다아제를 이용하여 희귀 진세노사이드인 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition comprising aglycon protopanaxadiol, ginsenoside compound Y, ginsenoside compound G, and ginsenoside compound using a high-temperature β-glucosidase enzyme, compound Mc), and more particularly to a method for producing a high temperature resistant Dictyoglomus The present invention relates to a recombinant expression vector comprising turgidum- derived beta-glucosidase, a method for producing a large amount of beta-glucosidase by using the transformed microorganism and a method for producing the same, and a method for producing a recombinant expression vector containing a rare ginsenoside, Protopanaxadiol, compound wye, and compound MC.

Description

고온성 베타-글루코시다아제를 이용한 희귀 진세노사이드 컴파운드 엠씨, 컴파운드 와이 및 아글리콘 프로토파낙사디올 생산{Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase}Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase}, a compound of the rare ginsenoside compound with high temperature beta-glucosidase, compound wye and aglycon

본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소를 이용한 희귀 진세노사이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진세노사이드 기질과 고온성 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum) 균주로부터 유래한 것으로 높은 온도에서도 안정한 활성을 나타내는 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 이용하여 높은 온도에서 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd의 글루코오스(glucose)만을 선택적으로 가수분해하고, 최종적으로 인삼에 존재하지 않는 희귀 진세노사이드인 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 컴파운트 와이(Compound Y) 및 컴파운드 엠씨(Compound Mc)의 제조용 조성물 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention is the thermophilic beta-glucosidase (β-glucosidase) and rare binary relates to a ginsenoside, and more particularly ginsenoside substrate and thermophilic mousse tool gidum to Ogle dithiol Using Enzyme (Dictyoglomus glucuronidase enzyme which exhibits stable activity even at high temperature and which selectively hydrolyses only the glucose of Rb 1 , Rb 2 , Rc and Rd of ginsenosides at a high temperature using a high temperature β-glucosidase enzyme And to compositions and methods for preparing aglycon protopanaxadiol, Compound Y, and Compound Mc, which are rare ginsenosides that are not present in ginseng.

인삼에는 존재하지 않는 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨는 각각 진세노사이드 Rb1, 진세노사이드 Rb2 진세노사이드 Rc에서 생산된다.Ginsenoside uglycon protopanaxadiol, compound wye and compound MC, which are not present in ginseng, are produced in ginsenoside Rb 1 and ginsenoside Rb 2 ginsenoside Rc, respectively.

진세노사이드 Rb1은 어글리콘 프로토파낙사디올의 기본 골격구조에 네 개의 글루코오스가 있고 그 부분을 선택적으로 가수분해 하면 어글리콘 프로토파낙사디올(하기 화학식 1 참조)가 만들어질 수 있다. 컴파운드 와이(20(S)-프록토파낙사다이올-20-O-알파-엘-아라비노피라노실 16-베타-디-글루코피라노사이드, 하기 화학식 2 참조)와 컴파운드 엠씨(20(S)-프록토파낙사다이올-20-O-알파-엘-아라비노퓨라노실 16-베타-디-글루코피라노사이드, 하기 화학식 3 참조)는 진세노사이드 Rb2의 아라비노피라노시드(arabinopyranoside)와, 진세노사이드 Rc의 아라비노퓨라노시드 (arabinofuranoside)가 각각 분해되지 못하고 3번 탄소의 글루코오스가 가수분해 되면서 생산될 수 있다.Ginsenoside Rb 1 has four glucose units in the basic skeleton structure of uglycon protopanaxadiol, and selectively hydrolyzing the portion thereof can produce an aglycon protopanaxadiol (see Formula 1 below). 20 (S) -protopaxadiol-20- O- alpha-l-arabinopyranosyl 16-beta-di- glucopyranoside, -Protopanaxadiol-20- O- alpha-el-arabinofuranosyl 16-beta-di-glucopyranoside, see Formula 3 below) is an arabinopyranoside of ginsenoside Rb 2 ) And arabinofuranoside of ginsenoside Rc can not be decomposed, and glucose of the third carbon can be hydrolyzed.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012021613662-pat00001
Figure 112012021613662-pat00001

[화학식 2](2)

Figure 112012021613662-pat00002
Figure 112012021613662-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112012021613662-pat00003

Figure 112012021613662-pat00003

현재까지 진세노사이드 컴파운드 물질들은 면역 증강, 종양의 혈관신생 억제, 암세포 침윤 억제 및 암세포 증식 억제 등 여러 가지 우수한 효능을 지니고 있는 것으로 알려져 있어 건강식품 산업 분야에 있어서 점점 대량공급이 요구되고 있는 실정이며 따라서 안정적이고 효율적으로 생산할 필요성이 커지고 있다. Until now, ginsenoside compounds have been known to have many excellent efficacies such as immunity enhancement, tumor angiogenesis inhibition, inhibition of cancer cell infiltration and inhibition of cancer cell proliferation, and thus a large amount of supply is required in the field of health food industry Therefore, there is a growing need for stable and efficient production.

거기다 그 중 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올은 당이 글리코실화 되면 여러 가지 주요 진세노사이드 물질이 될 수 있다. 진세노사이드 컴파운드 물질은 온도 10~50℃ 범위의 중온성 효소를 이용하여 생산되고 있지만, 이 효소는 낮은 반응 온도에서 작용하기 때문에 미생물에 오염되기 쉽고 생산 수율도 낮은 문제점이 있다.Among them, the ginsenoside uglycon protopanaxadiol can be the major ginsenoside substance when the sugar is glycosylated. The ginsenoside compound material is produced using a mesophilic enzyme at a temperature in the range of 10 to 50 ° C. However, since the enzyme acts at a low reaction temperature, it is easily contaminated with microorganisms and the production yield is low.

뿐만 아니라, 진세노사이드 컴파운드 와이(Y)와 엠씨(Mc)는 염증질환에 효과가 있는 것으로 알려져 있으나, 현재까지 그 생산 방법이나 물질의 활성이 보고된 바 없고, 또한 자연계에서의 수득률이 상당히 낮아 이를 이용한 연구실적이 미비하다.In addition, the ginsenoside compounds Y (Y) and MC (Mc) are known to be effective for inflammatory diseases, but their production methods and activity have not been reported to date, and the yields in the natural field are considerably low There is not much research result using this.

관련 선행특허로 대한민국특허공개번호 제1020030043168호에는 아스퍼질러스 나이저에서 유래한 셀룰라제, 또는 락타제 조성물 Y-AO를 이용한 진세노사이드 컴파운드 케이의 제조방법에 관한 것이 기재되어 있고, 그 진세노사이드 컴파운드 케이의 제조방법은, 인삼에 다량 함유되어 있고 분리하기가 용이한 다이올계 사포닌을 용매에 용해시키고, 아스퍼질러스 나이저에서 분리한 셀룰라제 또는 락타제 조성물 Y-AO와 반응시켜 진세노사이드 컴파운드 케이를 생성하고, 이온교환수지 또는 수포화 부탄올로 용출 후 농축한 다음, 컬럼크로마토그래피로 분리하여 진세노사이드 컴파운드 케이를 제조하는 방법이라고 기재되어 있으며,Korean Patent Publication No. 1020030043168 discloses a method for producing a ginsenoside compound k using a cellulase derived from Aspergillus Niger or a lactose composition Y-AO, and the ginsenoside A method of producing compound k is a method of dissolving a diol based saponin contained in ginseng in a large amount and easy to separate into a solvent and reacting with a cellulase or lactase composition Y-AO isolated from Aspergillus niger to prepare a ginsenoside compound K is produced, eluted with an ion exchange resin or water-saturated butanol, and concentrated, followed by separation by column chromatography to produce a ginsenoside compound K,

또 다른 관련 선행특허로 대한민국특허공개번호 제1020060120932호는 알파-갈락토시다제(α-galactosidase, melibiase)를 다이올(diol)계 진세노사이드(ginsenoside)와 반응시켜 인삼에 미량 존재하는 진세노사이드 F2 또는 인삼에 존재하지 않는 컴파운드(compound) K를 높은 수율로 생산하는 방법에 관한 것으로 보다 상세히는 다이올계 진세노사이드인 Ra, Rb1, Rb2, Rc, Rd를 단독 또는 혼합하여 아스퍼질러스(Aspergillus) 속 및 페니실리움(Penicillium) 속 유래 알파-갈락토시다제와 효소 반응시키는 방법으로 반응조건에 따라 진세노사이드 F2 또는 컴파운드 K를 제조하는 방법이 기재되어 있다.As another related prior patent, Korean Patent Publication No. 1020060120932 discloses a method of reacting alpha -galactosidase (melibiase) with diol-based ginsenoside to produce ginsenoside (R), Rb1, Rb2, Rc, and Rd, which are diol based ginsenosides, are used alone or in combination as a mixture of aspergillus Aspergillus and Penicillium- derived alpha-galactosidase, an enzyme reaction is carried out to prepare ginsenoside F2 or compound K according to the reaction conditions.

이에 본 발명자는 희귀 진세노사이드의 전환을 개발하기 위해 지속적으로 연구한 결과, 고온성 미생물인 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum) 균주에서 고온성 베타-글루코시다아제 유전자를 클로닝하여 재조합 발현 벡터 및 이로 형질전환 된 미생물을 제작하고, 이를 이용하여 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 생산한 다음, 순수 분리된 진세노사이드 Rb1의 글루코오스를 분해하여 진세노사이드 Rd, F2, 컴파운드 케이를 거쳐 어글리콘 프로토파낙사디올를 제조함과 동시에 진세노사이드 Rb2 및 Rc의 3번 탄소에 붙은 글루코오스 두 분자를 선택적으로 가수분해하여 컴파운드 와이와 엠씨를 제조함으로써 단시간에 고수율로 제조되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have continued to study the conversion of rare ginsenosides, and as a result, they have found that a high temperature β-glucosidase gene is cloned in a thermophilic microorganism Dictyoglomus turgidum strain to produce a recombinant expression vector And a microorganism transformed with the transformed microorganism is produced, and a thermophilic β-glucosidase enzyme is produced using the transformed microorganism. Then, the glucose of the purely isolated ginsenoside Rb1 is decomposed and is passed through ginsenoside Rd, F 2 , It was confirmed that the uglycon protopanaxadiol was prepared and the two compounds of glucose attached to the carbon number 3 of the ginsenosides Rb2 and Rc were selectively hydrolyzed to produce the compound wye and the mc in a high yield in a short time, .

결국, 본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 함유한 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 컴파운트 와이(Compound Y) 및 컴파운드 엠씨(Compound Mc)의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.As a result, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising aglycon protopanaxadiol, Compound Y and Compound Mc, which contain high temperature beta-glucosidase, And a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 유효성분으로 포함하는 희귀 진세노사이드 제조용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for preparing rare ginsenosides containing beta-glucosidase as an active ingredient.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 컴파운드 와이(Compound Y), 또는 컴파운드 엠씨(Compound Mc)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the rare ginsenoside is preferably aglycon protopanaxadiol, Compound Y, or Compound Mc, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, In another embodiment of the present invention,

상기 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)는 서열번호 4의 아미노산 서열을 가지는 것이 바람직하나 서열번호 4에 기재된 서열에 하나 이상의 치환, 결손 등을 유도하여 본 발명에서 목적하고자 하는 효과를 얻을 수 있는 모든 돌연변이체도 본 발명의 효소 범위에 포함된다.Although the β-glucosidase preferably has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, it can induce at least one substitution or deletion in the sequence of SEQ ID NO: 4, All mutants also fall within the scope of the enzymes of the present invention.

또 본 발명은 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 희귀 진세노사이드 제조용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for preparing rare ginsenosides containing, as an active ingredient, a gene encoding beta-glucosidase.

본 발명의 일 구현예에 있어서,상기 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 코딩하는 유전자는 서열번호 3의 염기 서열을 가지는 것이 바람직하나 서열번호 3에 기재된 서열에 하나 이상의 치환, 결손 등을 유도하여 본 발명에서 목적하고자 하는 효과를 얻을 수 있는 모든 돌연변이체도 본 발명의 유전자 범위에 포함된다.In one embodiment of the present invention, the β-glucosidase-encoding gene preferably has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, but it is preferred that the nucleotide sequence of SEQ ID NO: All the mutants that can induce the desired effect in the present invention are also included in the gene range of the present invention.

또 본 발명은 베타-글루코시다아제를 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, 및 Rd로 구성된 군으로부터 선택된 진세노사이드 또는 이들의 혼합물 또는 미삼 추출물과 반응시켜 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법을 제공한다.The invention also provides a method for preparing rare ginsenosides by reacting beta-glucosidase with ginsenosides selected from the group consisting of ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, and Rd, or mixtures thereof, or Moss extract .

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

본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 함유한 희귀 진세노사이드(Rare ginsenoside) 제조용 조성물을 제공한다.The present invention provides compositions for the preparation of rare ginsenosides containing a high temperature beta-glucosidase.

본 발명에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 어글리콘 프로토파낙사디올(Aglycon protopanaxadiol), 컴파운트 와이(Compound Y) 및 컴파운드 엠씨(Compound Mc) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the rare ginsenoside is characterized by comprising Aglycon protopanaxadiol, Compound Y and Compound Mc or a mixture thereof.

통상적으로, 베타-글루코시다아제는 동식물 및 미생물 등에 다양하게 존재하며 글루코시드나 소당류의 글리코시드 결합을 가수분해 하여 당과 어글리콘을 생성하는 효소로, 아릴, 아미노, 알킬기와 붙어있는 글루코시드나 시아노제닉 글루코시드, 그리고 올리고당 혹은 이당류를 가수분해하는 역할을 한다. 또한, 상기 효소는 물질대사의 조절에 있어 탄수화물의 생성이나 파쇄 등의 기본적인 역할을 수행한다(Pack. et al., (2007) J. Microbiol. Biotechnol. 17, 454-460). 이러한 베타 글리코시다아제의 최적 활성온도는 30 ~ 50℃ 이다.Generally, beta-glucosidase is an enzyme which is variously existed in animals, plants, microorganisms, and the like and is an enzyme which generates sugar and uglycon by hydrolyzing glucoside bond of glycoside and small saccharide. Glucoside attached to aryl, amino, Disaccharide synthase, dinacyclohexane glucoside, and oligosaccharide or disaccharide. In addition, the enzyme plays a fundamental role in the regulation of metabolism, such as the production or breakdown of carbohydrates (Pack et al., (2007) J. Microbiol. Biotechnol. 17, 454-460). The optimal activity temperature of such a beta-glucosidase is 30 to 50 ° C.

그러나 본 발명의 희귀 진세노사이드 제조용 조성물은 이보다 높은 온도에서 최적의 효소 활성을 나타내는 고온성 베타-글루코시다아제를 함유하며, 이 고온성 베타-글루코시다아제 최적 활성온도가 70~95℃인 것을 특징으로 한다.However, the composition for preparing rare ginsenosides of the present invention contains a high temperature beta-glucosidase exhibiting an optimum enzyme activity at a higher temperature, and the optimum temperature for this high temperature beta-glucosidase is 70 to 95 ° C .

또한, 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제는 고온성 미생물인 디티오글로무스속에 속하는 미생물, 바람직하게는 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum) 균주로부터 유래한 것으로 서열번호 3의 염기서열 및 서열번호 4의 아미노산 서열을 갖는 것을 특징으로 한다.Further, the thermophilic beta-glucosidase of the present invention is derived from a microorganism belonging to the genus Ditioglomus, preferably a strain of Dictyoglomus turgidum , which is a thermophilic microorganism, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and / And having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

일반적으로 중온성 베타-글루코시다아제와 본 발명의 디티오글로무스 계열의 균주에서 유래한 베타-글루코시다아제의 차이점은 아미노산의 조성에서 차이가 난다. 중온성의 베타 글루코시다아제는 시스테인 (Cys)의 함량이 낮고 또한 아르기닌/라이신 (Arg/Lys)의 비율이 낮다. 이것은 일반적으로 고온성 효소가 열에 안정함을 설명할 수 있는 대표적인 요인이다 (Themostable -galactosidase from the archaebacterium Sulfolobus solfataricus purification and properties.Eur. J. Biochem 187,321-328 (1990)). In general, differences in the composition of amino acids between the mesophilic beta-glucosidase and the beta-glucosidase derived from the strain of the dithioglomus strain of the present invention differ. The mesophilic beta glucosidase has a low content of cysteine (Cys) and a low ratio of arginine / lysine (Arg / Lys). This is a typical factor that can explain the thermostability of thermophilic enzymes in general (Themostable -galactosidase from the archaebacterium Sulfolobus solfataricus purification and properties. Eur. J. Biochem 187, 321-328 (1990)).

상기 디티오글로무스 툴기둠은 박테리아(Bacteria)계; 디티오글로미(Dictyoglomi)문; 디티오글로미(Dictyoglomi)강; 디티오글로말레스(Dictyoglomales)목; 디티오글로마세에(Dictyoglomaceae)과: 디티오글로무스(Dictyoglomus)속에 속하는 균주로, 상기 디티오글로미강의 미생물은 러시아의 캄차카반도 알칼라인 화산의 온천수에서 자라고 특이한 80 ℃근처에서 최적의 생장을 나타낸다(Svetlichnii, V. A, et al., Mikrobiologiya, 57, 435-441, 1988). 특히 디티오글로무스 툴기둠 균주는 50 ~ 80℃, pH는 5.9 ~ 8.3에서 최적의 생장을 나타내는 혐기성 그람 음성(Anaerobic gram-negative type)으로 알려져 있다(Saiki, A. et al., International Journal of systematic Bacteriology, 35, 253-259, 1985).The dithioglormus tachyderm is a bacterial system; Dictyoglomi gate; Dictyoglomi River; Dictyoglomales tree; Dictyoglomaceae and Dictyoglomus . The microorganisms of the dithioglomo river grow in the hot spring water of the alkaline volcano of Kamchatka peninsula of Russia and exhibit optimal growth near the characteristic 80 ° C Svetlichnii, V. A, et al., Microbiology , 57, 435-441, 1988). In particular, dithioglomus tachidomis is known as an anaerobic gram-negative type showing optimal growth at 50 to 80 ° C and pH of 5.9 to 8.3 (Saiki, A. et al., International Journal of systematic Bacteriology , 35, 253-259, 1985).

상기 디티오글로무스 툴기둠 균주로부터 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제를 수득하는 것은 1) 균주로부터 직접 분리정제하거나, 2) 균주로부터 베타-글루코시다아제 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).To obtain the hyperthermal beta-glucosidase of the present invention from the dithioglomus toolus germ strains, it is preferable to 1) isolate and purify directly from the strain, or 2) clone the beta-glucosidase gene from the strain and express it in a recombinant expression vector And purifying it. The process of obtaining the enzyme from such microorganisms is by conventional methods in the art (Sambrook, J. and Russell, D.W. Molecular Cloning 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, 2001).

이렇게 수득된 고온성 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)는 80에서 효소활성 측정시 pH 4.8 내지 6.5의 범위에서 약 60% 이상의 상대활성을 나타내고, pH 5.0내지 5.8의 범위에서 약 80% 이상의 상대활성을 나타내고, pH 5.5 부근에서 최대 상대활성을 나타낸다(도 1a). 또한, pH 5.5에서 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제의 효소활성 측정 시 70 내지 87℃ 범위에서 약 80% 이상의 상대활성을 나타내고, 75 내지 85℃의 범위에서 약 90% 이상의 상대활성을 나타내고, 80 부근에서 최대 상대활성을 나타낸다(도 1b). 또한, 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제의 효소활성의 온도안정성 측정 시, 효소활성 반감기가 온도 70℃에서는 2955분, 75℃는 1402분, 80℃는 682분, 85℃는 112분, 그리고 90℃에서는 25분으로 나타난다.(도 2). The thus obtained hot β-glucosidase exhibits a relative activity of about 60% or more in the range of pH 4.8 to 6.5 when the enzyme activity is measured at 80 and a relative activity of about 80% or more in the range of pH 5.0 to 5.8 Activity and exhibits the maximum relative activity at around pH 5.5 (Fig. 1A). In addition, when measuring the enzymatic activity of the thermophilic β-glucosidase of the present invention at pH 5.5, it exhibits a relative activity of about 80% or more in the range of 70 to 87 ° C and a relative activity of about 90% or more in the range of 75 to 85 ° C , Exhibiting a maximum relative activity around 80 (Fig. 1B). In the measurement of the temperature stability of the enzyme activity of the thermophilic β-glucosidase of the present invention, the enzyme activity half-life was 2955 minutes at 70 ° C, 1402 minutes at 75 ° C, 682 minutes at 80 ° C, 112 minutes at 85 ° C, And 25 minutes at 90 ° C (FIG. 2).

또한, 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제를 함유한 희귀 진세노사이드 제조용 조성물은 인삼의 주요 다이올계 사포닌인 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd 와 반응시킬 때, 고온 70 내지 95℃에서 반응속도를 빠르게 조절하여 단시간에 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 와이 및 엠씨가 고수율로 생성되는 작용효과를 나타낸다.In addition, the composition for preparing rare ginsenosides containing the thermophilic β-glucosidase of the present invention is characterized in that when it is reacted with ginsenosides Rb1, Rb2, Rc and Rd which are major dianhydrides of ginseng, And the reaction speed is rapidly controlled to exhibit the action effect that the ginsenoside uglycon protopanaxadiol, wai and MC are produced in a high yield in a short time.

본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제를 기질로서 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 혼합물을 반응용매 중에서 반응시켜 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing rare ginsenosides by reacting a mixture of ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, and Rd selected from the group consisting of hot β-glucosidase as a substrate in a reaction solvent.

본 발명에 있어서, 상기 고온성 베타-글루코시다아제는 고온성 미생물인 디티오글로무스(DIctyoglomus)속에 속하는 미생물, 바람직하게는 디티오글로무스 툴기둠 (DIctyoglomus turgidum) 균주로부터 유래한 것으로 서열번호 3의 염기서열 및 서열번호 4의 아미노산 서열을 갖는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the thermophilic beta-glucosidase is a microorganism belonging to the thermophilic microorganism DIctyoglomus , preferably a microorganism belonging to the genus Dictyoglomus turgidum ) having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 가) 디티오글로무스 툴기둠 균주의 게놈DNA(genomic DNA)와 서열번호 1 및 2의 프라이머를 가지고 PCR을 실시하여 고온성 베타-글루코시다아제 유전자(서열번호 3)를 포함하는 DNA 절편을 증폭한 다음; 나) 증폭된 고온성 베타-글루코시다아제 유전자를 포함하는 DNA 절편에 제한효소 NdeI 및 XhoI를 처리한 후 플라스미드 벡터 pET-28a(+)에 클로닝하여 재조합 발현 벡터 pET-28a(+)/베타-글루코시다아제를 제작하고; 다) 이를 통상적 형질전환방법으로 대장균 BL21(DE3) ER2566 균주에 형질전환 한 후; 라) 고온성 베타-글루코시다아제 유전자로 형질전환 된 대장균을 배양한 다음 과발현을 유도하여 고온성 베타-글루코시다아제를 생산하고; 및 마) 발현된 고온성 베타-글루코시다아제 효소 단백질을 분리하여 정제한다.In a preferred embodiment of the present invention, a) a genomic DNA of dithioglormus thunbergii strain PCR was carried out with the primers of SEQ ID NOs: 1 and 2 to amplify a DNA fragment containing the thermophilic beta-glucosidase gene (SEQ ID NO: 3); B) DNA fragments containing the amplified thermophilic beta-glucosidase gene were treated with restriction enzymes NdeI and XhoI and cloned into plasmid vector pET-28a (+) to obtain recombinant expression vector pET-28a (+) / Glucosidase; C) transforming E. coli strain BL21 (DE3) ER2566 with a conventional transformation method; D) culturing Escherichia coli transformed with the thermophilic beta-glucosidase gene and inducing overexpression to produce thermophilic beta-glucosidase; And (e) isolating and expressing the expressed hyperthermal beta-glucosidase enzyme protein.

상기에서 베타-글루코시다아제 효소는 상기 베타 글루코시다아제 효소 유전자를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질전환 된 대장균을 배양하고, 베타-글루코시다아제 효소의 발현을 유도하며, 발현된 효소 단백질을 분리 및 정제하는 과정으로 베타-글루코시다아제를 사용하는 것이 바람직하다.In the above, the β-glucosidase enzyme is produced by culturing E. coli transformed with the recombinant expression vector containing the β-glucosidase enzyme gene, inducing the expression of the β-glucosidase enzyme, It is preferable to use beta-glucosidase as a process of purification.

상기 마) 과정에서 발현된 고온성 베타-글루코시다아제 효소 단백질을 분리하는 과정은, (a) 상기 미생물 배양액을 파쇄하고; (b) 상기 세포 파쇄물을 원심분리하여 상등액을 얻고; (c) 이로부터 얻은 상등액을 여과하는 과정으로 효소액을 분리하여 (d) 분리 히스트랩 어피니티 크로마토그래피 컬럼(Affinity chromatography)으로 흡착시키고 (e) 이미다졸(imidazole)로 일루트(elute)하여 활성 부분을 받아 분리하여 이루어질 수 있다.The process of separating the high temperature β-glucosidase enzyme protein expressed in step (d) comprises: (a) disrupting the microbial culture; (b) centrifuging the cell lysate to obtain a supernatant; (c) separating the enzyme solution by separating the supernatant liquid from the supernatant liquid, (d) separating the supernatant liquid by adsorption with affinity chromatography, and (e) eluting with an imidazole, And can be separated and separated.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 과정에서는 상기 미생물 배양액을 50mM 인산염 완충액(50mM phosphate buffer)를 넣고 세포 파쇄기(sonicator)를 사용하여 세포를 파쇄하는 것이 바람직하고, 상기 (c) 과정에서는 0.45㎛ 내외의 여과지 등을 사용하여 여과시키는 것이 바람직하며, 상기 (e) 과정에서는 250mM 이미다졸을 사용하여 Flow를 1mL/min으로 흘려주는 것이 바람직하다.In the step (a) of the present invention, the microbial culture solution is preferably pulverized using a sonicator by adding 50 mM phosphate buffer (50 mM phosphate buffer). In step (c) , And it is preferable that the filtrate is flowed at a flow rate of 1 mL / min using 250 mM imidazole in the step (e).

또한, 상기 베타-글루코시다아제는 기질로서 진세노사이드 Rb1 , Rb2 , Rc, Rd의 다이올계 사포닌을 사용하며, 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨 제조 시 각각 선택되어 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다. In addition, the beta-glucosidase is selected from diol-based saponins of ginsenosides Rb1, Rb2, Rc and Rd as a substrate and is selected and used when preparing ginsenoside uglycon protopanaxadiol, compound wye and compounded mc, May be used.

이때 반응 용매는 인산염-시트릭산 (phosphate/citrate) 완충액과 같은 완충용액의 고온성 베타-글루코시다아제 효소 및 기질간의 반응은 pH 4.0~8.0, 바람직하게는 pH 4.5~7.0, 보다 바람직하게는 pH 5.5에서 수행하고, 온도 70~98℃, 바람직하게는 70~87℃, 보다 바람직하게는 효소의 온도 안정성을 고려하여 80℃에서 진행하는 것이 바람직하다.At this time, the reaction between the hyperbathic beta-glucosidase enzyme and the substrate of the buffer solution such as phosphate-citrate buffer is preferably carried out at pH 4.0 to 8.0, preferably pH 4.5 to 7.0, more preferably pH 5.5, preferably at a temperature of 70 to 98 DEG C, preferably 70 to 87 DEG C, more preferably at 80 DEG C in consideration of the temperature stability of the enzyme.

본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 희귀 진세노사이드의 제조방법에 따르면, 고온에서 안정한 한 가지 효소를 이용하여 순수한 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 또는 이들의 혼합물을 사용했을 때 각각 희귀 진세노사이드인 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 와이, 엠시 또는 이들의 혼합물을 제조할 수 있다.
According to the method for producing rare ginsenosides using the thermophilic β-glucosidase enzyme of the present invention, when pure ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, or a mixture thereof is used by using one enzyme stable at high temperatures The rare ginsenosides ginsenoside uglycon protopanaxadiol, wy, ech or mixtures thereof can be prepared.

본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 함유한 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨의 제조용 조성물 및 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨의 제조방법에 따르면, 고온성 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum) 균주로부터 유래한 고온성 베타-글루코시다아제가 높은 온도에서도 안정한 활성을 나타내어 반응 속도가 빨라지며, 글루코오스를 제외한 나머지 당에 대해 낮은 기질 특이성으로 인하여 인삼 추출물에 존재하는 주요 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd를 각각 다른 물질로 전환시킴으로써 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운드 와이 그리고 컴파운드 엠씨를 빠르고 선택적으로 생산하여 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다.The ginsenoside uglyconone protopanaxadiol containing the hypertonic beta-glucosidase enzyme of the present invention, the composition for the preparation of compound wye and compound MC, and the ginsenoside uglyconone prototype using the high temperature beta-glucosidase enzyme incident diol, and this compound and the compound according to the manufacturing method of the MC, tools mousse with thermophilic dt Ogle gidum (Dictyoglomus glucosidase derived from turgidum strain shows stable activity even at a high temperature and thus the reaction rate is accelerated. Due to the low substrate specificity for the remaining sugars except for glucose, the major ginsenosides Rb1, By converting Rb2, Rc, and Rd into different materials, it is possible to produce the uglycon protopanaxadiol, compound wye, and compounded MC rapidly and selectively, thus being industrially useful.

도 1은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 pH(a) 및 온도(b)에 따른 효소 활성도를 비교하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 베타-글루코시다아제의 온도에 대한 안정성 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 사용된 베타-글루코시다아제의 진세노사이드 물질과 생성된 진세노사이드 물질의 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분석한 결과와 순수 분리된 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd를 기질로 하여 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제에 의한 희귀 진세노사이드의 생산량을 나타낸 것으로, (a 및 b) 진세노사이드 Rb1의 전환, (c 및 d)는 진세노사이드 Rb2의 전환, (e 및 f)는 진세노사이드 Rc의 전환, (g 및 h)는 진세노사이드 Rd의 전환을 나타낸 그림이다.
도 4는 미삼 추출물을 기질로 하여 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제에 의한 희귀 진세노사이드의 생산량을 나타낸 것이다.(Mc: 진세노사이드 컴파운드 엠씨; Y: 진세노사이드 컴파운드 와이; K: 진세노사이드 컴파운드 케이; APPD: 어글리콘 프로토파낙사다이올)
도 5는 본 발명의 베타-글루코시다아제의 의해 전환되는 진세노사이드를 그림으로 나타낸 것이다.
Fig. 1 shows the activity of the enzyme according to pH (a) and temperature (b) of the beta-glucosidase of the present invention.
Fig. 2 shows the results of the stability measurement of beta-glucosidase of the present invention against temperature.
FIG. 3 is a graph showing the results of analysis of high-pressure liquid chromatography (HPLC) of the ginsenoside material and the resulting ginsenoside material of beta-glucosidase used in the present invention and the results of purely separated ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, (A and b) conversion of ginsenoside Rb1, (c and d) shows the conversion of ginsenoside Rb2 (E and f) is a conversion of ginsenoside Rc, and (g and h) is a conversion of ginsenoside Rd.
Figure 4 shows the production of rare ginsenosides by the high temperature beta-glucosidase of the present invention using the extract of Mishima as a substrate (Mc: ginsenoside compound MC; Y: ginsenoside compound w: K: Gin Senocide Compound K; APPD: Uglycone protopanaxadiol)
Figure 5 is a graphical representation of the ginsenosides converted by the beta-glucosidase of the present invention.

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 embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of 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.

실시예Example 1: 고온성 베타- 1: High temperature beta- 글루코시다아제를Glucosidase 포함하는 재조합 발현 벡터 및 형질전환 미생물의 제작 Production of recombinant expression vectors and transforming microorganisms containing

본 발명에서는 고온성 베타-글루코시다아제를 제조하기 위하여, 먼저 디티오글루머스 툴기둠 균주로부터 유래한 베타-글루코시다아제 유전자를 분리하였다. In the present invention, in order to prepare a thermophilic β-glucosidase, a β-glucosidase gene derived from a strain of dithioglormus tool was isolated.

구체적으로, 이미 유전자 염기서열과 아미노산 서열이 특정되어 있는 디티오글루머스 툴기둠 균주를 선발하고, 게놈 DNA를 추출하였다. 또한, 이 균주의 베타-글루코시다아제 유전자의 염기서열 [서열목록 참조; 진뱅크 수탁번호 YP_002352162(Genebank Accession No. YP_002352162)]을 기초로 하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 염기서열을 포함하는 정방향 및 역방향의 두 개의 프라이머를 각각 제작하였다.Specifically, a strain of dithioglomerus tumefaciens, in which a gene sequence and an amino acid sequence have already been identified, was selected and genomic DNA was extracted. Also, the nucleotide sequence of the beta-glucosidase gene of this strain [see sequence listing; (Genebank Accession No. YP_002352162)], two primers of the forward and reverse primers including the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively, were prepared.

그 다음 상기 게놈 DNA 및 프라이머들을 이용한 중합효소 연쇄반응 (PCR)을 실시하여 베타-글루코시다아제의 해당 유전자(서열번호 3)의 염기서열을 증폭하였다. 상기 과정으로 증폭된 베타-글루코시다아제 유전자 절편을 제한효소 NdeI 및 XhoI을 사용하여 플라스미드 벡터 pET-28a(+)(Novagen사)에 삽입하는 과정으로 본 발명의 재조합 발현 벡터 pET-28a(+)/베타-글루코시다아제를 제작하였다. Then, PCR was performed using the genomic DNA and the primers to amplify the nucleotide sequence of the corresponding gene of Beta-glucosidase (SEQ ID NO: 3). 28a (+) (Novagen) using the restriction enzymes Nde I and Xho I amplified the above-mentioned β-glucosidase gene fragment by the above procedure, and the recombinant expression vector pET-28a ( +) / Beta-glucosidase.

또한 상기와 같이 제작한 재조합 발현 벡터는 통상적인 형질전환 방법에 의하여 대장균 BL21(DE3) ER2566 균주에 형질전환 하였으며, 상기 형질전환된 재조합 대장균은 E. coli BL21(DE3) ER2566 pET-28a(+)/베타-글루코시다아제 균주로 명명하였다. 또한 상기 형질전환 된 대장균은 20% 글리세린(glycerine) 용액을 첨가하여 배양을 실시하기 전에 냉동 보관하였다.
Also, the recombinant expression vector prepared above was transformed into Escherichia coli BL21 (DE3) ER2566 strain by a conventional transformation method. The transformed recombinant Escherichia coli was transformed into E. coli BL21 (DE3) ER2566 pET-28a (+ / Beta-glucosidase strain. The transformed Escherichia coli was stored frozen before addition of 20% glycerine solution.

실시예Example 2:고온성 베타- 2: High temperature beta- 글루코시다아제의Glucosidase 발현 Expression

본 발명에서는 베타-글루코시다아제를 대량 생산하기 위하여, 냉동 보관된 E. coli BL21(DE3) ER2566 pET-28a(+)/베타-글루코시다아제 균주를 LB 배지 50ml 가 들어있는 250ml의 플라스크에 접종하여 600nm에서의 흡광도가 2.0이 될 때까지 37℃의 진탕 배양기에서 진탕 배양하였다. 그 다음 상기 배양액을 다시 LB 배지 500ml가 들어있는 2L의 삼각 플라스크에 첨가하여 600nm에서의 흡광도가 0.8이 될 때까지 배양하고 상기 과정 중에서 교반 속도는 200 rpm, 배양 온도는 37℃로 조정하였다. 여기에 0.1mM IPTG(isopropyl-beta-thiogalactoside)를 첨가하여 상기 과발현된 효소의 생산을 유도하였으며 교반 속도는 150 rpm, 배양 온도는 16℃로 조정하였다.In the present invention, in order to mass-produce beta-glucosidase, a frozen E. coli BL21 (DE3) ER2566 pET-28a (+) / beta-glucosidase strain is inoculated in a 250 ml flask containing 50 ml of LB medium And cultured with shaking in a shaking incubator at 37 DEG C until the absorbance at 600 nm became 2.0. Then, the culture was added again to a 2 L Erlenmeyer flask containing 500 ml of LB medium, and incubated until the absorbance at 600 nm reached 0.8. The stirring speed was 200 rpm and the incubation temperature was adjusted to 37 캜. Then, 0.1 mM IPTG (isopropyl-beta-thiogalactoside) was added thereto to induce the production of the overexpressed enzyme. The agitation speed was 150 rpm, and the incubation temperature was adjusted to 16 ° C.

또한 상기와 같이 생산된 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 정제하기 위하여, 상기 형질전환 된 균주의 배양액을 4,000g 로 4℃에서 30분 동안 원심분리하고 100mM 인산염-시트릭산 완충용액 (phosphate/citrate buffer, pH 5.5)을 첨가하여 상기 세포 용액을 파쇄기(sonicator)로 파쇄하였다. 상기 세포 파쇄물은 다시 13,000xg 로 4℃에서 20분 동안 원심분리하고 상등액은 0.45 ㎛ 여과지로 여과하여 분리 히스트랩 어피니티 크로마토그래피 컬럼으로 흡착시키고 이미다졸로 일루트하여 활성 부분을 받아 분리하여 희귀 진세노사이드의 생산에 사용될 수 있는 효소액으로 분리하였다.
In order to purify the high temperature β-glucosidase enzyme produced as described above, the culture of the transformed strain was centrifuged at 4,000 g for 30 minutes at 4 ° C., and the cells were suspended in 100 mM phosphate-citrate buffer buffer, pH 5.5), and the cell solution was disrupted with a sonicator. The cell lysate was further centrifuged at 13,000 x g for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant was filtered through a 0.45 μm filter paper, adsorbed on a strap affinity chromatography column, imidazolylated, And was separated into an enzyme solution which can be used for production of ginsenoside.

실시예Example 3:고온성 베타- 3: High temperature beta- 글루코시다아제의Glucosidase pHpH 및 온도 변화에 따른 활성도 조사 And activity according to temperature change

본 발명에서는 상기 실시예 1-(2)에서 분리한 고온성 베타-글루코시다아제가 인삼에 주로 존재하는 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd에 미치는 영향을 다음과 같이 확인하였다. In the present invention, the effect of the hot β-glucosidase isolated in Example 1- (2) on ginsenosides Rb1, Rb2, Rc and Rd mainly present in ginseng was confirmed as follows.

가. 고온성 베타-end. High Temperature Beta- 글루코시다아제의Glucosidase 효소 활성 측정 Enzyme activity measurement

본 발명에서는 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(pNPGlc)을 기질로 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 반응 전에 1.0 mM ,4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드, 50 mM 인산염-시트릭산 완충용액(pH 5.5) 및 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 희석하여 총 부피 200㎕이 되게 섞은 다음 온도 80℃에서 10분 동안 반응을 진행시켰다. 여기에 다시 2M 탄산나트륨을 첨가하여 상기 반응을 정지시켰다. 이때 사용된 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드의 양과 효소 반응으로 인하여 생성된 4-니트로페놀 양은 420 nm에서의 흡광도를 측정하여 산정하였고, 효소 단위(Unit)는 1 마이크로몰(mole)의 4-니트로페놀을 생산하는 효소의 양으로 정의하였다. 또한, 효소의 단백질 농도는 소혈청 알부민 (bovine serum albumin)을 기준으로 한 브래드포드(Bradford) 방법을 사용하여 산정하였다.
In the present invention, the activity of the thermophilic β-glucosidase enzyme was measured by using 4-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside ( p NPGlc) as a substrate. Specifically, before the reaction, 1.0 mM 4-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside, 50 mM phosphate-citric acid buffer solution (pH 5.5) and the thermophilic β-glucosidase enzyme of the present invention were diluted The reaction mixture was mixed at a total volume of 200 μl, and the reaction was allowed to proceed at 80 ° C for 10 minutes. The reaction was stopped by addition of 2M sodium carbonate again. The amount of 4-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside used and the amount of 4-nitrophenol produced by the enzyme reaction were estimated by measuring the absorbance at 420 nm, and the enzyme unit was 1 μmol ( mole) of 4-nitrophenol. In addition, the protein concentration of the enzyme was estimated using the Bradford method based on bovine serum albumin.

나. 고온성 베타-I. High Temperature Beta- 글루코시다아제에Glucosidase 대한  About pHpH 효과 조사 Investigation of effects

먼저 상기 효소에 대한 pH 효과를 조사하기 위하여, 진세노사이드 기질 Rd를2차 증류수에 녹인 후 0.4 단위(units)/ml 효소가 함유된 인산염/시트릭산 완충용액을 pH 4.0에서부터 8.0까지의 범위에서 반응시켰다. 이때, 상기 반응은 온도 80℃에서 10분 동안 진행시켰다. 반응이 끝난 다음, n-부탄올을 첨가하여 반응을 종료시키고 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과 도 1a에 나타난 바와 같이, 최적 pH는 5.5인 것을 확인할 수 있었다.
First, to investigate the pH effect on the enzyme, the ginsenoside substrate Rd was dissolved in secondary distilled water, and a phosphate / citric acid buffer solution containing 0.4 units (units) / ml of enzyme was added at pH 4.0 to 8.0 Lt; / RTI > At this time, the reaction was carried out at a temperature of 80 ° C for 10 minutes. After the reaction was completed, n-butanol was added to terminate the reaction and the activity of the hot β-glucosidase enzyme was measured. As a result, it was confirmed that the optimum pH was 5.5 as shown in Fig.

다. 고온성 베타-All. High Temperature Beta- 글루코시다아제에Glucosidase 대한 온도 효과 조사 Survey on temperature effect

또한 상기 효소에 대한 온도 효과를 조사하기 위하여, 온도 70에서 90℃까지의 범위에서 진세노사이드 기질 Rd와 0.4 단위(units)/ml의 효소가 함유된 인산염/시트릭산 완충용액(pH 5.5)을 사용하여 각각 10분 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 다음, n-부탄올을 첨가하여 반응을 종료시키고 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과 도 1b에 나타난 바와 같이, 최적 온도는 80℃인 것을 확인할 수 있었다.In order to investigate the temperature effect on the enzyme, a phosphate / citric acid buffer solution (pH 5.5) containing the enzyme ginsenoside substrate Rd and 0.4 units (units) / ml in a temperature range of 70 to 90 ° C Respectively, for 10 minutes. After the reaction was completed, n-butanol was added to terminate the reaction and the activity of the hot β-glucosidase enzyme was measured. As a result, as shown in FIG. 1B, it was confirmed that the optimum temperature was 80 ° C.

도 1은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 pH(A) 및 온도(B)에 따른 효소 활성도를 비교하여 나타낸 것이다.
Fig. 1 shows the activity of the enzyme according to the pH (A) and temperature (B) of the beta-glucosidase of the present invention.

라. 고온성 베타-la. High Temperature Beta- 글루코시다아제의Glucosidase 온도 안정성 조사 Temperature stability investigation

본 발명에서는 고온성 베타-글루코시다아제의 온도 안정성을 조사하기 위하여, 온도 70에서 90℃까지의 범위에서 진세노사이드 기질 Rd와 0.4 단위(units)/ml의 효소가 함유된 인산칼륨/시트릭산 완충용액(pH 5.5)을 사용하여 각각 효소 활성이 절반으로 줄어드는 시간까지 반응을 진행시켰다. 반응이 끝난 다음, n-부탄올을 처리하여 반응을 종료시키고 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. In the present invention, in order to investigate the temperature stability of the thermophilic β-glucosidase, potassium pyrophosphate / citric acid containing the enzyme ginsenoside Rd and 0.4 units / ml in the temperature range of 70 to 90 ° C. The buffer solution (pH 5.5) was used to conduct the reaction until the enzymatic activity decreased to half. After the reaction was completed, the reaction was terminated by treating n-butanol and the activity of the hot β-glucosidase enzyme was measured.

도 2는 본 발명의 베타-글루코시다아제의 온도 안정성 측정 결과를 나타낸 것이다. 상기 도 2의 그래프에서 온도 표기는 70℃ (●),75℃ (○), 80℃ (▲), 85℃ (△), 및 90℃ (■)로 각각 나타내었다.Fig. 2 shows the result of measurement of the temperature stability of the beta-glucosidase of the present invention. In the graph of FIG. 2, the temperature is indicated by 70 ° C., 75 ° C., 80 ° C., 85 ° C. and 90 ° C., respectively.

그 결과 도 2에 나타난 바와 같이, 온도 70℃에서는 2955분, 75℃는 1402분, 80℃는 682분, 85℃는 112분, 그리고 90℃에서는 25분 경과 시 상기 효소 활성이 절반으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 2, enzyme activity was reduced to half at 2955 minutes at 70 ° C, 1402 minutes at 75 ° C, 682 minutes at 80 ° C, 112 minutes at 85 ° C, and 25 minutes at 90 ° C I could confirm.

마. 고온성 베타-hemp. High Temperature Beta- 글루코시다아제가Glucosidase 순수 분리된  Purely-separated 진세노사이드Gin Senocide RbRb 1One , , RbRb 22 , , RcRc  And RdRd 에 미치는 활성 조사Activity on

상기 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제 효소가 순수 분리된 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd와 반응할 때 관찰되는 영향을 조사하기 위하여, 기질로 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc 및 Rd를 각각 0.5mg/ml씩 사용하였다. 또한, 상기 효소는 0.4단위(Unit)/ml씩 Rd는 1.6단위(Unit)/ml이 사용되었으며, 온도 80℃에서 각각 6,8,8 그리고 12시간 동안 진행시켰다. 반응이 끝나면 n-부탄올을 첨가하여 반응을 종료시키고, 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다.In order to investigate the effect of the thermophilic β-glucosidase enzyme of the present invention upon reacting purely isolated ginsenosides Rb 1 , Rb 2 , Rc and Rd, ginsenosides Rb1, Rb2, Rc And Rd were respectively used at 0.5 mg / ml. In addition, the enzyme was used at 1.6 unit (unit) / ml for Rd at 0.4 unit (unit) / ml, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 6, 8, 8, and 12 hours, respectively. When the reaction was completed, n-butanol was added to terminate the reaction and the activity of the hot β-glucosidase enzyme was measured.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 진세노사이드 Rb1은 진세노사이드 Rd, F2, 컴파운드 케이를 거쳐 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol)로(도 3a와 b 참조), 진세노사이드 Rb2는 컴파운드 와이(Y)로(도 3c 및 d 참조), 진세노사이드 Rc는 컴파운드 엠씨(Mc)로(도 3e 및 f 참조), 진세노사이드 Rd는 F2를 거쳐 컴파운드 케이와 컴파운드 케이를 거쳐 프로토파낙사다이올로 각각 전환되는 것을 확인하였다(도 3g 및 h 참조).
As a result, as shown in FIG. 3, ginsenoside Rb 1 was converted to aglycon protopanaxadiol (see FIGS. 3A and B) via ginsenoside Rd, F 2 , compound K, ginsenoside Rb 2 is a compound Y (Y) (see Figure 3c and d), ginsenoside Rc are compounds with MC (Mc) (see Fig. 3e and f), ginsenoside Rd is compound K and compound K via the f 2 (Fig. 3g and h), respectively.

실시예Example 4:고온성 베타- 4: High temperature beta- 글루코시다아제Glucosidase 효소를 이용한 희귀  Enzyme-based rare 진세노사이드의Ginenoside 생산 production

본 발명에서는 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 희귀 진세노사이드의 생산 방법을 개발하기 위하여, 상기 효소의 최적 pH (pH 5.5) 및 효소활성이 절반으로 줄어든 시간을 고려한 온도(80℃)에서 각각 순수 기질인 Rb1, Rb2, Rc, Rd 0.4단위(Unit)/ml, 1.6단위(Unit)/ml를 가지고 각각 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올 0.25mg/ml, 컴파운드 와이 0.40mg/ml 및 컴파운드 엠씨 0.32mg/ml을 생산하였다. 그리고 미삼 추출물(농도 10%)과 효소 6.4단위(Unit)/ml을 가지고 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올, 컴파운트 와이, 컴파운드 엠씨의 시간별 생산량을 측정하였다.In the present invention, in order to develop a method for producing rare ginsenosides using the high temperature β-glucosidase enzyme, a temperature (80 ° C.) considering the optimal pH (pH 5.5) of the enzyme and the time during which the enzyme activity is reduced to half Rb 1 , Rb 2 , Rc, and Rd 0.4 units / ml and 1.6 units / ml, respectively, of the ginsenoside uglycon protopanaxadiol 0.25 mg / ml and 0.40 mg / / ml < / RTI > and 0.32 mg / ml of compound MC. The hourly production of ginsenoside uglycon protopanaxadiol, compounded wye and compound MC was measured with Mitsumon extract (concentration 10%) and enzyme 6.4 unit (unit) / ml.

현재까지 희귀 진세노사이드를 생산한 사례로는 설포로버스 엑시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius)의 베타-글리코시다아제가 있다. An example of the production of rare ginsenosides to date is the beta-glycosidase of Sulfolobus acidocaldarius .

엑시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius)의 베타-글리코시다아제는 각각 Rb1, Rb2, Rc, Rd을 반응하였을 때 각각 컴파운드 케이 0.53 mg/ml(94%), 컴파운드 와이 0.56 mg/ml (80%) 및 컴파운드 엠씨 0.70 (100%) mg/ml을 생산하였다. Sulfolobus beta acidocaldarius) - glycosidase is Rb 1, Rb 2, Rc, when reacting Rd each compound K 0.53 mg / ml (94%) , compound Y 0.56 mg / ml (80%) and compound MC 0.70, respectively ( 100%) mg / ml.

그러나 본 발명에 따른 고온성 베타-글루코시다아제를 사용하면 각각 Rb1, Rb2, Rc, Rd 0.5mg/ml을 사용했을 때 어글리콘 프로토파낙사디올 0.25mg/ml(95%), 컴파운드 와이 0.40mg/ml(99%) 및 컴파운드 엠씨 0.32mg/ml(94%) 를 생산할 수 있다. 그리고 미삼추출물로 전환된 진세노사이드는 어글리콘 프로토파낙사디올 1.17mg/ml(60%), 컴파운드 와이 0.76mg/ml(93%) 및 컴파운드 엠씨 0.88mg/ml(99%)를 생산할 수 있으며, 더욱이 한 가지 효소를 사용하여 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올 , 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨를 생산한 것은 보고된 바 없다.However, when the high temperature β-glucosidase according to the present invention was used, when 0.5 mg / ml of Rb1, Rb2, Rc and Rd was used, 0.25 mg / ml (95%) of uglycon protopanaxadiol, 0.40 mg / ml (99%) and compound MC 0.32 mg / ml (94%). The ginsenosides converted into Ms extract are capable of producing 1.17 mg / ml (60%) of uglycon protopanaxadiol, 0.76 mg / ml (93%) of compound wye and 0.88 mg / ml of compound MC (99% Furthermore, no single enzyme has been reported to produce ginsenoside uglycon protopanaxadiol, compound wye, and compound MC.

따라서 본 발명의 디티오글로무스로부터 분리한 베타-글루코시다아제가 희귀 진세노사이드 생산에 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that beta-glucosidase isolated from dithiogromose of the present invention shows excellent effects on the production of rare ginsenoside.

이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점을 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (10)

서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 유효성분으로 포함하는 진세노사이드 Rb2 및 Rc로부터 각각 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨 제조용 조성물.A composition for the preparation of compound wye and compound MC, respectively, from ginsenosides Rb2 and Rc comprising beta-glucosidase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 as an active ingredient. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 코딩하는 서열번호 3의 염기 서열로 이루어진 유전자를 유효성분으로 포함하는 진세노사이드 Rb2 및 Rc로부터 각각 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨 제조용 조성물.A composition for the preparation of compound wye and compound MC, respectively, from ginsenosides Rb2 and Rc comprising as an active ingredient a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 encoding beta-glucosidase. 서열번호 4의 아미노산 서열로 이루어진 베타-글루코시다아제를 진세노사이드 Rb2, 및 Rc로 구성된 군으로부터 선택된 진세노사이드 또는 이들의 혼합물과 반응시키는 단계를 포함하는 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨 제조 방법.Comprising reacting a beta-glucosidase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 with a ginsenoside selected from the group consisting of ginsenosides Rb2, and Rc, or a mixture thereof. 삭제delete 삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 방법은 70 내지 95℃ 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 컴파운드 와이 및 컴파운드 엠씨 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the process is carried out at a temperature in the range of 70 to 95 < 0 > C.
KR1020120027382A 2012-03-16 2012-03-16 Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase KR101392987B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027382A KR101392987B1 (en) 2012-03-16 2012-03-16 Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027382A KR101392987B1 (en) 2012-03-16 2012-03-16 Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130105174A KR20130105174A (en) 2013-09-25
KR101392987B1 true KR101392987B1 (en) 2014-05-09

Family

ID=49453889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120027382A KR101392987B1 (en) 2012-03-16 2012-03-16 Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101392987B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170047009A (en) * 2015-10-22 2017-05-04 (주)아모레퍼시픽 Method for selectively preparing compound K and compound Y from saponins of ginseng by enzymatic process
KR101959848B1 (en) * 2016-04-01 2019-03-19 전북대학교산학협력단 Method of producing rare ginseng saponin by using Formitella fracinea mycelia
CN108330111B (en) * 2017-01-20 2023-01-31 生合万物(苏州)生物科技有限公司 Cytochrome P450 mutant protein and application thereof
CN117210442B (en) * 2023-05-30 2024-05-28 西北大学 Beta-glycosidase SS-BGL mutant for modifying ginsenoside and application thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl Microbiol Biotechnol. 2011, Vol.89, pp.1019-1028

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130105174A (en) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101079293B1 (en) Method of rare ginsenosides production using thermostable beta-glycosidase
US11248246B2 (en) Beta-glucosidase for producing glucose and laminarioligosaccharide from sea weed
EP4276171A1 (en) Bacillus subtilis genetically engineered bacterium for producing tagatose and method for preparing tagatose
KR101392987B1 (en) Production of the rare ginsenosides compound Mc, compound Y, aglycon protopanaxadiol by a thermostable beta-glucosidase
CN111662831A (en) Aspergillus niger Rha-N1 and application thereof
WO2018016483A1 (en) Method for producing mogrol or mogrol glycoside
JP2009034028A (en) beta-GLUCOSIDASE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD FOR PRODUCING beta-TYPE GLYCOSIDE USING THE SAME
US10883128B2 (en) Method of producing gentiobiose or glucose from β-glucan using β-1,6-endoglucanase
KR101156204B1 (en) Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase
Ye et al. Homologous expression and characterization of α-L-rhamnosidase from aspergillus Niger for the transformation of flavonoids
KR20220006893A (en) Ginsenoside G17 or CK production method using MT619 enzyme
KR101427882B1 (en) Production of ginsenoside Rd and ginsenoside F2 using novel ginsenside glycosidase derived from Flavobacterium johnsoniae
KR101433660B1 (en) Production of ginsenoside Rg3, Rh1 and Rg2 using novel ginsenoside glycosidase
Gong et al. Efficient and regioselective synthesis of globotriose by a novel α-galactosidase from Bacteroides fragilis
KR101706451B1 (en) Maltotrios-Producing Amylase derived from Microbulbifer sp. and the Process for Producing Maltotrios therewith
KR101073990B1 (en) Method for Preparing Ascorbic Acid 2-Glucoside Using Glucansucrase
KR20090111119A (en) Composition for producing ginsenoside compound K and preparation method of ginsenoside compound K using thermostable beta-galactosidase
KR101408985B1 (en) Manufacturing method for various rare ginsenosides by β-glucosidase from Penicillium aculeatum
KR101210454B1 (en) Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase
KR101228975B1 (en) N-acyl-D-glucosamine 2-epimerase and Method for production of mannose from glucose using the same
KR101210453B1 (en) Beta-glycosidase and Production of aglycon protopanaxadiol and compound K by the thermostable beta-glycosidase
KR101411919B1 (en) A novel beta-glucosidase from Penicillium aculeatum and use of the same
KR101781259B1 (en) A method for production of gypenoside LXXV using ginsenoside glycosidase
JPWO2018056388A1 (en) Method of producing sesaminol or sesaminol glycoside
KR101913414B1 (en) Composition for producing aglycone protopanaxadiol comprising two kinds of enzymes and method for producing aglycone protopanaxadiol using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170411

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180503

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190430

Year of fee payment: 6