KR101541787B1 - Alkaline resistance xylanase produced from Streptomyces sp. CS628 and its use - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스트렙토마이세스 종 균주 유래의 알칼리 저항성 신규 자일란 분해 효소 및 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자일란 분해효소, Xyn628은 pH 5 내지 13의 넓은 범위에서 안정하였으며, 이는 알칼리 내성 자일란 분해효소임을 나타낸다. Xyn628는 자일란으로 부터 주요 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하였는데 이는 엔도 타입 자일란 분해효소임을 의미한다. Xyn628는 셀룰라아제 활성이 결핍된 것으로 나타났으며, 저분자량 및 다양한 생화학적 특성으로 인하여 바이오 표백 및 기타 바이오산업에 있어서 이 효소가 더 적합하게 이용될 수 있다.The present invention relates to an alkali-resistant novel xylanase from Streptomyces sp. And its use. The xylan degrading enzyme Xyn628 according to the present invention was stable in a wide range of pH 5 to 13, indicating that it was an alkaline resistant xylanase. Xyn628 produced xylobiose and xylotriose as major hydrolysis products from xylan, indicating endotypic xylanase. Xyn628 has been shown to be deficient in cellulase activity, and due to its low molecular weight and various biochemical properties, the enzyme can be more suitably used in bio-bleaching and other bioindustries.

Description

스트렙토마이세스 종 CS628 균주 유래의 알칼리 저항성 신규 자일란 분해효소 및 그의 용도{Alkaline resistance xylanase produced from Streptomyces sp. CS628 and its use}The present invention relates to a novel xylanase degrading enzyme derived from Streptomyces sp. CS628 strain and its use. CS628 and its use}

본 발명은 스트렙토마이세스 종 CS628 균주 유래의 알칼리 저항성 신규 자일란 분해 효소 및 그의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a novel alkaline resistant xylanase from Streptomyces sp. CS628 strain and its use.

식물 바이오매스, 주로 리그노셀룰로오스 바이오매스는 다양한 고가의 생물 제품의 지속적인 생산을 위한 가장 풍부하고 널리 퍼져있는 재생가능한 원재료이다[참조문헌: 1]. 최근에, 농업 폐기물 산물을 이용하는 미생물 자일란 분해효소의 생산에 상당한 연구 관심이 집중되고 있는데, 이들이 값싸고 쉽게 구할 수 있으며, 리그노셀룰로오스, 특히 헤미셀룰로오스가 고도로 풍부하기 때문이다.Plant biomass, mainly lignocellulosic biomass, is the most abundant and widespread renewable raw material for the continuous production of a variety of expensive biological products [Ref. 1]. Recently, considerable research attention has been focused on the production of microbial xylenolytic enzymes using agricultural waste products because they are inexpensive and readily available, and the lignocellulose, especially hemicellulose, is highly abundant.

그럼에도 불구하고, 농산 폐기물은 불필요하게 공간을 점유하고 있고 환경 오염을 일으킨다. 산업적인 목적의 이러한 값싸고 얻기 쉬운 폐기물에 대한 이용은 부적절한 폐기 문제를 해결할 뿐만 아니라 부가가치를 창출한다.Nonetheless, agricultural waste is unnecessarily occupying space and causing environmental pollution. The use of these inexpensive and easy-to-obtain industrial wastes not only solves the problem of improper disposal but also adds value.

자일로올리고사카라이드는 자일란으로 헤미셀룰로오스 분획의 주요 성분으로서, 농업적인 바이오매스의 대부분에 고유하게 존재한다[참조문헌: 2]. Xyloglycosides are a key component of the hemicellulose fraction as xylans and are inherently present in most of the agricultural biomass [Ref. 2].

따라서, 자일로올리고사카라이드의 대규모 생산은 리그노셀룰로오스 바이오매스로부터 특히, 헤미셀룰로오스가 풍부한 것으로부터 수행하였다. 중요한 성분으로서 자일로올리고사카라이드의 중요성은 이것이 음식, 의약 등에서 다양한 건강상의 이점들을 가지고 있다는 점에서 현재 관심이 증대되고 있다는 점이다[참조문헌: 3].Thus, large scale production of xyloglucoside was performed from lignocellulosic biomass, especially from hemicellulose rich. The importance of xylo-oligosaccharides as an important ingredient is that this is increasingly of interest in that it has diverse health benefits in foods, medicines, etc. [3].

자일란은 지구상에서 두 번째로 풍부한 폴리사카라이드이고 전체 식물 바이오매스의 20-40%를 구성하는 식물세포벽의 주된 헤미셀룰로오스이다. 자일란은 1,4-결합된 D-자일로스 단위의 선형 뼈대로 구성된 헤테로폴리사카라이드이며, 리그닌과 다른 폴리사카라이드 사이의 물리적 결합을 형성하고, β-1, 4-엔도자일란분해효소(EC 3.2.1.8), β-자일로시다아제(EC 3.2.1.37) 및 기타 몇 개의 측쇄 절단 효소의 상승 작용에 의해 완전히 가수분해된다[참조문헌: 4-5]. Xylen is the second most abundant polysaccharide on the planet and is the main hemicellulose of plant cell walls that make up 20-40% of the total plant biomass. Xylen is a heteropolysaccharide composed of a linear skeleton of 1,4-linked D-xylose units, which forms a physical bond between lignin and other polysaccharides and forms a linkage between beta-1, 4-endo xylanase (EC 3.2 .1.8), β-xylosidase (EC 3.2.1.37), and several other side chain cleavage enzymes [4-5].

또한, 세균, 균류 및 효모를 포함하는 많은 미생물들은 상이한 타입의 엔도 자일란 분해효소를 생산하고, 미생물성 자일란 분해효소는 동물 사료, 제지, 펄프, 쓰레기 처리, 제빵, 양조업, 바이오연료 산업에서 널리 사용되어 오고 있다[참조문헌: 6]. 자일란 분해효소는 크라프트(kraft) 쿠킹된 펄프의 전처리에 사용될 경우 저분자량 자일란 분해효소는 작은 구멍들을 연속적으로 형성하여 가수분해를 위하여 내부로 들어간다[참조문헌: 7-8]. 게다가, 저분자량, 알칼리성 pH에서 활성을 보이고, 셀룰로오스가 없는 자일란 분해효소는 제지 및 펄프 산업에 있어서 생물 표백에 사용이 매우 용이하다[참조문헌: 9]. 제지 및 펄프 산업은 저분자량 자일란 분해효소를 필요로 하는데 섬유 상에 재침전되고 재배치된 자일란은 더 많은 양의 산화제를 필요로 하기 때문이다. 그러나 이들 산업에 직면한 문제는 비용 및 효소의 입수성이다. 더 양호한 미생물 균주, 효율적인 발효 및 회수 시스템 뿐만 아니라 농업 폐기물로부터의 생산은 항상 이들 방향에 있어서 환영받는 접근법일 것이다.In addition, many microorganisms, including bacteria, fungi and yeast, produce different types of endo-xylanase, and microbial xylenolytic enzymes are widely used in animal feed, paper, pulp, waste disposal, baking, brewing, [6]. When xylenolytic enzyme is used for the pretreatment of kraft-pulped pulp, the low molecular weight xylenolytic enzyme forms small holes continuously and enters the inside for hydrolysis [Reference: 7-8]. In addition, xylenolytic enzymes that are active at low molecular weight, alkaline pH and free of cellulose are very easy to use for biological bleaching in the paper and pulp industries [9]. The paper and pulp industries require low molecular weight xylenolytic enzymes because the reprecipitated and repositioned xylenes on the fiber require higher amounts of oxidants. But the problems facing these industries are cost and availability of enzymes. Better microbial strains, efficient fermentation and recovery systems as well as production from agricultural waste will always be a welcome approach in these directions.

지금까지, 자일란 분해효소 활성은 스트렙토마이세스 라메우스(Streptomyces rameus) L2001[참조문헌 : 10), 스트렙토마이세스 시아네우스(Streptomyces cyaneus) SN32[참조문헌: 11], 스트렙토마이세스 캐트레우시스 (Streptomyces chartreusis) L1105[참조문헌 : 12 ], 스트렙토마이세스 종(Streptomyces sp.) SWU10[참조문헌 : 13], 스트렙토마이세스 종(Streptomyces sp.) CS802[참조문헌 : 14], 스트렙토마이세스 마텐시스(Streptomyces matensis)[참조문헌 : 15], 스트렙토마이세스 종( Streptomyces sp.) S38[참조문헌 : 16] 등의 스트렙토마이세스 종에서 보고되었다.To date, the xylanase enzymatic activity has been reported to be in the order of Streptomyces rameus L2001 [Reference: 10], Streptomyces cyaneus SN32 [Reference: 11], Streptomyces catreousis Streptomyces chartreusis L1105 [Reference: 12], Streptomyces sp. SWU10 [Reference: 13], Streptomyces sp. CS802 [Reference: 14], Streptomyces mattensis Streptomyces sp. S38 [Reference: 16], among others, as well as Streptomyces spp. , Streptomyces matensis [Reference: 15] and Streptomyces sp.

본 발명에 있어서는 밀기울 배지에서 생산되고 정제에 의해 스트렙토마이세스 균주로 부터 분리된 Xyn628로 명명된 강력한 자일란 분해 효소 및 이 효소의 생화학적 특성에 대하여 기술한다. In the present invention, the strong xylenolytic enzyme, named Xyn628, produced in a bran medium and isolated from Streptomyces strain by purification, and biochemical characteristics of the enzyme will be described.

문헌 1: Simkhada J, Cho S, Choi H, Kim S, Lee H, Sohng J, Yoo J. A new thermolabile alkaline phospholipase D from Streptomyces sp. CS 628. Biotechnol Bioproc E. 2010;15:595-602.A new thermolabile alkaline phospholipase D from Streptomyces sp. Was used to isolate the cells. CS 628. Biotechnol Bioproc E. 2010; 15: 595-602.

본 발명자들은 농산 폐기물을 효율적으로 활용하기 위한 방안을 찾기 위하여 예의 연구한 결과, 스트렙토마이세스 종(Streptomyces sp.) CS628를 주변으로부터 쉽게 구할 수 있고 값싼 농산 부산물인 밀기울로 보충한 배양 배지 중에서 배양함으로써 Xyn628 자일란 분해효소가 경제적으로 생산될 수 있음을 발견하고, 이것이 농산 폐기물을 효과적으로 처리함과 동시에 저비용으로 농산 폐기물로부터 기능성 성분을 효율적으로 생산하는 것이 가능함을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have made intensive studies in order to find a method for efficiently utilizing agricultural wastes. As a result, it has been found that Streptomyces species We found that Xyn628 xylenolytic enzyme can be economically produced by culturing in a culture medium supplemented with bran, which is readily available from the environment and is cheap in terms of agricultural by-product, and which effectively treats agricultural wastes, It has been found that it is possible to efficiently produce a functional ingredient from agricultural wastes and have completed the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은, 일면에 있어서, 스트렙토마이세스 균주로 부터 분리되고, SDS-PAGE 및 자일란 자이모그래피에 의해 측정된 분자량은 ~18.1 kDa이며, 60 ℃의 온도 및 pH 11.0의 고알칼리 조건하에서 활성을 나타내고, pH 5 내지 13의 넓은 범위에서 안정된 활성을 보이는 알칼리 내성 자일란 분해효소로서, 주요 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하는 엔도 타입 자일란 분해효소이며, 셀룰라아제 활성이 결핍된 것을 특징으로 하는 자일란 분해 효소를 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is, in one aspect, a method for preparing a high alkaline solution having a molecular weight of ~ 18.1 kDa, which is separated from a Streptomyces strain and measured by SDS-PAGE and xylan zymography, at a temperature of 60 ° C and a pH of 11.0 And exhibits stable activity over a wide range of pH 5 to 13, and is an endotypic xylenolytic enzyme that produces xylobiose and xylotriose as main hydrolysis products, and has cellulase activity The present invention provides a xylan-degrading enzyme which is characterized in that it is deficient.

본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

본 발명에 따른 자일란 분해효소, Xyn628은 pH 5 내지 13의 넓은 범위에서 안정하였으며, 이는 알칼리 내성 자일란 분해효소임을 나타낸다. Xyn628는 자일란으로 부터 주요 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하였는데 이는 엔도 타입 자일란 분해효소임을 의미한다. Xyn628는 셀룰라아제 활성이 결핍된 것으로 나타났으며, 저분자량 및 다양한 생화학적 특성으로 인하여 바이오 표백 및 기타 바이오 산업에 있어서 이 효소가 더 적합하게 이용될 수 있다.The xylan degrading enzyme Xyn628 according to the present invention was stable in a wide range of pH 5 to 13, indicating that it was an alkaline resistant xylanase. Xyn628 produced xylobiose and xylotriose as major hydrolysis products from xylan, indicating endotypic xylanase. Xyn628 has been shown to be deficient in cellulase activity, and due to its low molecular weight and various biochemical properties, the enzyme can be more suitably used in bio-bleaching and other bioindustries.

도 1은 Sepharose CL-6B 컬럼(1.7 cm ㅧ 77.5 cm)을 사용한 겔투과 크로마토그래피 후 Xyn628의 용출 프로필을 나타내는 도면.
도 2는 Xyn628로부터의 정제된 자일란 분해효소의 SDS-PAGE 및 자모그래피 결과를 나타내는 도면.
도 3은 Xyn628에 의한 너도밤나무 자일란의 시간 경과에 따른 가수분해를 나타내는 도면.
도 4는 Xyn628에 의한 밀기울 및 옥수수 속대 분말 분해를 나타내는 주사 전자 현미경 사진.
Figure 1 shows the elution profile of Xyn628 following gel permeation chromatography using a Sepharose CL-6B column (1.7 cm ~ 77.5 cm).
Figure 2 shows SDS-PAGE and the results of the digestion of the purified xylanase from Xyn628.
Fig. 3 is a diagram showing the hydrolysis of Xanthan beech xylan with time lapse. Fig.
Figure 4 is a scanning electron micrograph showing the bran and corncob meal decomposition by Xyn 628;

본 발명은, 일면에 있어서, 스트렙토마이세스 균주로 부터 분리되고, SDS-PAGE 및 자일란 자이모그래피에 의해 측정된 바의 분자량은 ~18.1 kDa이며, 60℃의 온도 및 pH 11.0의 고알칼리 조건하에서 활성을 지니고, pH 5 내지 13의 넓은 범위에서 안정된 활성을 나타내는 알칼리 내성 자일란 분해효소로서, 주요 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하는 엔도 타입 자일란 분해효소이며, 셀룰라아제 활성이 결핍된 것을 특징으로 하는 자일란 분해 효소를 제공한다.In one aspect, the present invention provides, in one aspect, a method for the production of a polypeptide having a molecular weight of ~ 18.1 kDa as determined by SDS-PAGE and xylan zymography, isolated from a Streptomyces strain, under conditions of 60 ° C and high alkali at pH 11.0 Activity and exhibits stable activity over a wide range of pH 5 to 13, and is an endotypic xylenolytic enzyme that produces xylobiose and xylotriose as major hydrolysis products, and is an endotypic xylenolytic enzyme that is deficient in cellulase activity Wherein the xylan-degrading enzyme is selected from the group consisting of:

본 발명은, 다른 일면에 있어서, 상기 균주가 스트렙토마이세스 종 균주(Streptomyces sp.) CS628(균주기탁번호 KCTC 18252P)인 것인 자일란 분해효소를 제공한다.In another aspect the present invention provides a xylan degrading enzyme wherein the strain is Streptomyces sp. CS628 (strain Accession No. KCTC 18252P).

본 발명은, 추가의 다른 일면에 있어서, N-말단의 처음 12개의 아미노산이 서열번호 1의 것인 자일란 분해효소를 제공한다.The invention provides, in yet another alternative aspect, a xylenolytic enzyme wherein the first 12 amino acids of the N-terminus are those of SEQ ID NO: 1.

본 발명은, 더욱 추가의 일면에 있어서, 자일란 분해효소를 바이오표백제 또는 자일로올리고사카라이드 생산에 이용하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.In a still further aspect, the present invention provides a method characterized by the use of xylenolytic enzymes in the production of biotin or xyloligosaccharides.

본 발명은, 더욱 추가의 일면에 있어서, 스트렙토마이세스 종 균주(Streptomyces sp.) CS628를 선별하는 단계;In a still further aspect, the present invention provides a method for producing Streptomyces sp. Strain CS628;

상기 선별된 균주를 2% 밀기울, 0.5% 효모 추출물, 1% 트립톤, 0.75% 인산칼륨(KH2PO4), 0.15% 제이인산칼륨(K2HPO4) 및 0.05% 황산마그네슘(MgSO4)을 포함하는 250 mL 배지를 포함하는 1리터 플라스크 내에서 30 ℃ 및 120 rpm으로 진탕배양기에서 4일 동안 배양하는 단계;Wherein the selected strain of 2% wheat bran, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 0.75% of potassium phosphate (KH 2 PO 4), 0.15 % J. potassium phosphate (K 2 HPO 4) and 0.05% of magnesium sulfate (MgSO 4) Lt; RTI ID = 0.0 > 30 C < / RTI > and 120 rpm for 4 days in a shaking incubator;

상기 단계에서 얻어진 배양물을 6,000 x g로 45 분 동안 4 ℃에서 원심분리하여 조 상층액을 얻는 단계;Centrifuging the culture obtained in the above step at 6,000 x g for 45 minutes at 4 DEG C to obtain a crude supernatant;

상기 조 상층액을 30 ~ 75% 황산 암모늄을 침전시키는 단계;Precipitating the crude supernatant with 30 to 75% ammonium sulfate;

상기 침전된 단백질들은 6,000 x g로 1 시간 동안 원심분리하여 회수하고, 10mM Tris/HCl(pH 7.5)에 대하여 투석하고, 한외여과 막으로 농축시키는 단계;The precipitated proteins are recovered by centrifugation at 6,000 x g for 1 hour, dialyzed against 10 mM Tris / HCl (pH 7.5), and concentrated with an ultrafiltration membrane;

효소 용액을 Sepharose CL-6B column (1.7cm x 77.5 cm)에 가하고, 컬럼을 10 mM Tris/HCl, pH7.5로 평형시키고, 동일 완충액으로 5.29 cm/h (각 분획 중 2.5 mL)의 유속으로 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자일란 분해 효소의 정제 방법을 제공한다.The enzyme solution was added to a Sepharose CL-6B column (1.7 cm x 77.5 cm), the column was equilibrated with 10 mM Tris / HCl, pH 7.5 and eluted with the same buffer at a flow rate of 5.29 cm / h (2.5 mL in each fraction) And a step of washing the xylanase.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

본 발명자들은 스트렙토마이세스 종(Streptomyces sp.)으로부터 강력한 저분자량 자일란 분해효소를 한국의 토양으로 분리하여 밀기울이 포함된 배지에서 배양하였다. 세포외 자일란 분해 효소, Xyn628은 겔 투과 크로마토그래피(Sepharose CL-6B 컬럼)에 의해 정제되었고, 생화학적으로 특성화 하였다. 정제된 자일란 분해효소는 SDS-PAGE 및 자일란 자이모그래피에 의해 측정된 바 분자량이 ~18.1 kDa이었으며, 이는 스트렙토마이세스로부터 지금까지 보고된 정제 자일란 분해효소 중 가장 작은 크기이다. Xyn628의 N-말단 아미노산 서열은 AYIKEVVSRAYM(서열 번호 1)로서 보고된 자일란 분해효소와는 다른 것이다. 그의 효소 활성은 pH 11.0 및 60 ℃에서 최대이었으며, 넓은 범위의 (5.0 ~ 13.0) 및 60 ℃의 온도에서 안정하였다. Xyn628 활성은 다양한 세제에 의해 증대되었다.The present inventors isolated a strong low molecular weight xylenolytic enzyme from Streptomyces sp. Into Korean soils and cultured in a medium containing wheat bran. Extracellular xylenolytic enzyme, Xyn628, was purified by gel permeation chromatography (Sepharose CL-6B column) and biochemically characterized. The purified xylenolytic enzyme had a molecular weight of ~ 18.1 kDa as measured by SDS-PAGE and xylan zymography, which is the smallest of the purified xylanase enzymes reported so far from Streptomyces. The N-terminal amino acid sequence of Xyn628 is different from the xylenolytic enzyme reported as AYIKEVVSRAYM (SEQ ID NO: 1). Its enzyme activity was maximal at pH 11.0 and 60 ° C and stable at a wide range of (5.0-13.0) and 60 ° C. Xyn628 activity was increased by various detergents.

이 자일란 분해효소는 자일란으로부터 주된 가수분해 산물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생성하였는데 이는 천연에서 엔도 자일란 분해효소임을 의미한다. 중요한 점은 주사현미경 분석 결과, Xyn628이 적은 단위의 효소(20 U/g)에 의해 옥수수 속대 및 밀기울 등의 농업 폐기물을 안정적으로 분해하는 것으로 나타났다는 점이다.This xylenolytic enzyme produced xylobiose and xylotriose as major hydrolysis products from xylans, which means that it is endo xylanase in nature. Importantly, the scanning microscope analysis showed that Xyn628 was able to stably break down agricultural wastes such as corncobs and wheat bran by a small unit of enzyme (20 U / g).

간단히 말해서 정제의 간단함, 매우 낮은 분자량, 알칼리 저항성, 열안정성 및 자일로올리고사카라이드를 생산하는 능력으로 볼 때, Xyn628은 바이오표백제, 농산 폐기물을 적절히 이용하는 자일로올리고사카라이드 생산 등의 바이오산업에서 잠재적인 응용성을 갖는 것으로 나타났다.
In short, in view of the simplicity of the purification, very low molecular weight, alkali resistance, thermal stability and the ability to produce xyloglucosides, Xyn628 can be used as a bio-bleaching agent, The potential applicability in

<실시예><Examples>

이하, 본 발명은 다음의 대표적인 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명되나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 어떤 식으로든 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by the following representative examples, but the present invention is not limited in any way by these embodiments.

후술하는 실시예에서 사용된 자일로오스, 너도밤나무 및 자작나무 자일란은 Sigma-Aldrich (St Louis, MO, USA)로부터 구매하였다. Sepharose CL-6B는 Amersham Bio-Sciences AB (Uppsala, Sweden)으로부터 구매하였다. 박층 크로마토그래피 실리카 겔 플레이트는 Merck (Darmstadt, Germany)로부터 구매하였다. 자일로바이오스, 자일로트리오스 및 자일로테트라오스는 Megazyme (Ireland)로부터 구매하였다. 기타 모든 화학약품은 분석등급의 것을 사용하였다.
The xylose, beech and birch xylan used in the following examples were purchased from Sigma-Aldrich (St Louis, MO, USA). Sepharose CL-6B was purchased from Amersham Bio-Sciences AB (Uppsala, Sweden). Thin layer chromatography silica gel plates were purchased from Merck (Darmstadt, Germany). Xylobiose, xylotriose and xylotetraose were purchased from Megazyme (Ireland). All other chemicals were of analytical grade.

실시예 1: 미생물 균주, 효소 생산 및 정제Example 1: Microbial strain, enzyme production and purification

스트렙토마이세스 균주 CS628는 한국의 전남지역 토양에서 분리되었고, 자일란이 포함된 고체배지에서 강력한 자일란 분해효소의 생산자로서 동정되었다[참조문헌: 17]. 이 균주는 본 발명자들이 이전에 보고한 바에 따라 동정되었다[참조문헌: 18]. Streptomyces strain CS628 was isolated from soil in Chonnam province, Korea and was identified as a producer of strong xylanase in solid medium containing xylan [Reference: 17]. This strain was identified as previously reported by the inventors [Ref. 18].

이 균주의 16S rDNA 서열은 스트렙토마이세스 시아넥푸스카투스(Streptomyces cyanecfuscatus) (Accession no. AY999770) 및 스트렙토마이세스 카보우렌시스 아종 워싱토네시스(S. cavourensis subsp. washingtonesis NRRLB-8030T (Accession no. DQ026671)와 100% 상동성을 보여, 본 균주를 Streptomycessp. CS628로 명명하였다.The 16S rDNA sequence of this strain was obtained from Streptomyces cyanecfuscatus (Accession no. AY999770) and S. cavourensis subsp. Washingtonis NRRLB-8030T (Accession no. DQ026671 ), And this strain was named Streptomyces sp. CS628.

이 균주를 선별하고, 자일란 풍부 농업 폐기물인 밀기울과 단독 탄소원으로서, 2% 밀기울, 0.5% 효모 추출물, 1% 트립톤, 0.75% 인산칼륨(KH2PO4), 0.15% 제이인산칼륨(K2HPO4) 및 0.05% 황산마그네슘(MgSO4)을 포함하는 배지에서 배양하였다. 배양은 250 mL 배지를 포함하는 1리터 플라스크 내에서 30 ℃ 및 120 rpm의 조건에서 진탕배양기로 4일 동안 수행하였다. 4일 후, 6,000 x g로 45 분 동안 4 ℃에서 배양액을 원심분리하여 얻었다. 조 상층액을 30 ~ 75% 황산 암모늄으로 침전시켰다.Screening the strains, and the xylan-rich as agricultural waste of bran and sole carbon source, 2% wheat bran, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 0.75% of potassium phosphate (KH 2 PO 4), 0.15 % J. potassium phosphate (K 2 HPO 4 ) and 0.05% magnesium sulfate (MgSO 4 ). The cultivation was carried out in a 1 liter flask containing 250 mL medium for 4 days with shaking incubator at 30 캜 and 120 rpm. After 4 days, the culture was centrifuged at 6,000 x g for 45 minutes at 4 ° C. The crude supernatant was precipitated with 30-75% ammonium sulfate.

단백질들은 6,000 x g로 1 시간 동안 원심분리하여 회수하고, 10mM Tris/HCl(pH 7.5)에 대하여 투석하고, 한외여과막(YM 5 kDa, Millipore Corp, Amicon Danvers, MA, USA)으로 농축시켰다. 이어서, 투석된 효소 용액을 Sepharose CL-6B 컬럼 (1.7cm x 77.5 cm)에 가하였다. 컬럼을 10 mM Tris/HCl, pH7.5로 예비평형시키고, 동일 완충액으로 5.29 cm/h (각 분획 중 2.5 mL)의 유속으로 세척하였다. 이 정제 과정에 의해 하나의 활성 자일란 분해효소 분획(도 1)을 얻었는데 그의 균질성은 SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동에 의해 체크하였다. 도 1은 SepharoseCL-6B 컬럼(1.7 cm x 77.5 cm)을 사용한 겔투과 크로마토그래 후 Xyn628의 용출 프로필을 나타내는 도면이다.Proteins were recovered by centrifugation at 6,000 x g for 1 hour, dialyzed against 10 mM Tris / HCl (pH 7.5), and concentrated using an ultrafiltration membrane (YM 5 kDa, Millipore Corp., Amicon Danvers, MA, USA). The dialyzed enzyme solution was then added to a Sepharose CL-6B column (1.7 cm x 77.5 cm). The column was pre-equilibrated with 10 mM Tris / HCl, pH 7.5 and washed with the same buffer at a flow rate of 5.29 cm / h (2.5 mL in each fraction). One purification of the active xylanase fragment (Figure 1) was obtained by this purification procedure, and its homogeneity was checked by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Figure 1 shows the elution profile of Xyn 628 after gel permeation chromatography using a Sepharose CL-6B column (1.7 cm x 77.5 cm).

자일란분해효소를 생산하고 이를 4일 후에 수확하였는데 이때 최대 활성을 나타내었다(데이터 나타내지 않음). 기질로서 밀기울을 사용한 자일란 분해효소의 생산(6757 U/mL)은 밀기울을 사용한 스트렙토마이세스 시아네우스(S. cyaneus) SN3210로부터의 자일란 분해효소의 것보다 9.38배 높았다. 그러나, S. olivaceoviridis E-86 23 및 S. rameus L200110에서 생산된 최대 자일란 분해효소 활성은 각각 옥수수 속대를 사용했을 때 1385 U/mL and 1810.9U/mL이었다. 밀기울, 옥수수 대, 볏집, 옥수수 속대, 담배 줄기 등은 헤미셀룰로오스가 풍부하고 산업적 이용을 위한 잠재적인 사료로서 여겨진다. 산업적 목적을 위한 이들 재료들의 이용은 폐기물의 적절한 처리를 해결할 뿐만 아니라 농가에 부가적인 수입을 제공하고 고용을 창출한다. 따라서 균주 CS628은 기질로서 농산 폐기물인 밀기울을 이용하는 강력한 자일란 분해효소 생산자인 것으로 관찰되었고, 저렴하고, 쉽게 구입할 수 있어 다양한 바이오 산업에 적용될 수 있다.
Xylenolytic enzymes were produced and harvested 4 days later, at which time they showed maximal activity (data not shown). Production of xylenolytic enzyme (6757 U / mL) using wheat bran as substrate was 9.38 times higher than that of xylenolytic enzyme from S. cyaneus SN3210 using bran. However, the maximal xylenolytic activity produced in S. olivaceoviridis E-86 23 and S. rameus L200110 was 1385 U / mL and 1810.9 U / mL, respectively, when using corncobs. Wheat bran, cornstarch, raspberry, cornstarch, and tobacco stalks are abundant in hemicellulose and are considered potential feedstocks for industrial use. The use of these materials for industrial purposes not only addresses the proper disposal of waste but also provides additional income to the farm and creates employment. Thus, strain CS628 has been observed to be a potent xylenolytic enzyme producer using wheat bran as a substrate, and is inexpensive, readily available and applicable to a variety of bio industries.

실시예 2: 효소 활성 및 단백질 측정Example 2: Enzyme activity and protein measurement

자일란 분해효소 활성은 Miller의 방법에 따라 분석하였다[참조문헌: 19]. 반응 혼합물은 0.5% (w/v) 너도밤나무 자일란 0.1 mL에 희석한 효소(10mM, KCl/NaOH, pH 11.0) 0.1 mL을 함유하여 60 ℃에서 5 분 동안 반응시켰다. 대조군은 얼음물(0 ℃)에서 반응물과 함께 동시에 시작하였다. 환원당의 양은 표준으로서 자일로오스를 사용하여 디니트로살리실산(DNS) 방법에 의해 결정하였다. 자일란 분해효소의 1 단위는 표준 분석 조건하에서 1 분에 1 μmol의 자일로오스 당량의 방출을 촉매하는 효소의 양으로 정의하였다. 셀룰라아제 활성은 시그마 세포 세룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 아비셀 및 파라니트로페닐 D-셀로비오사이드(pNPC) 및 파라니트로페닐-β-D 글리코파라노시드(pNPG) 등의 인공 기질을 사용하여 평가하였다. 또한, 단백질 농도는 표준으로써 소 혈청 알부민을 사용하여 Bradford 방법[참조문헌: 20] 에 따라 결정하였다.The activity of xylanase was analyzed by Miller's method [Ref. 19]. The reaction mixture contained 0.1 mL of enzyme (10 mM, KCl / NaOH, pH 11.0) diluted in 0.1 mL of 0.5% (w / v) beech xylan and reacted at 60 ° C for 5 minutes. Controls were started simultaneously with the reactants in ice water (0 ° C). The amount of reducing sugar was determined by the dinitrosalicylic acid (DNS) method using xylose as a standard. One unit of xylanase was defined as the amount of enzyme catalyzing the release of 1 μmol xylose equivalent per minute under standard analytical conditions. Cellulase activity was assessed using artificial substrates such as sigma cell cellulose, carboxymethylcellulose, avicel and para-nitrophenyl D-cellrobioxide (pNPC) and para-nitrophenyl-beta-D glycopalanoside (pNPG) Respectively. Protein concentration was also determined according to the Bradford method [Ref. 20] using bovine serum albumin as standard.

배양 상층액 CS628으로부터 Xyn628 정제 단계의 요약은 표 1에 나타냈다.A summary of the Xyn628 purification steps from the culture supernatant CS628 is shown in Table 1.

정제단계Purification step 총단백질
(mg)
Total protein
(mg)
총 활성(U)Total active (U) 특이 활성(U/mg)Specific activity (U / mg) 수율(%)yield(%) 순도
배수
water
Drainage
(NH4)2SO4 Fractionation(NH 4) 2 SO 4 Fractionation 2.292.29 459836459836 200802200802 100.0100.0 1.01.0 Sepharose CL-6BSepharose CL-6B 0.150.15 155324155324 10354931035493 33.7833.78 5.165.16

크로마토그래피의 종료시, 5.16배 순도 및 33.78% 활성이 회수되었다. 순도 배수는 S. cyaneus SN32[참고문헌: 11] 및 S. Sp. CS802[참고문헌: 14]로 부터의 자일란 분해효소의 것보다 더 높은 반면, 활성 회수율은 S. chartreusis L1105[참조문헌: 12]의 것과 거의 유사하였다.
Upon completion of the chromatography, 5.16-fold purity and 33.78% activity were recovered. The purity multiplier is S. cyaneus SN32 [Reference: 11] and S. Sp. CS802 [Reference: 14], while the activity recovery was almost similar to that of S. chartreusis L1105 [Reference: 12].

실시예 3: 겔 전기영동Example 3: Gel electrophoresis

정제 효소는 공지된 방법[참조문헌: 21]에 따라 12% (w/v) 폴리아크릴아마이드 겔 상에 SDS-PAGE를 수행하였다. 참고 단백질로서, 단백질 사이즈 마커(MBI, Fermentas)를 사용하였다. 단백질들은 Coomassie Brilliant Blue R-250으로 염색하고, 메탄올 : 빙초산 : 증류수 = (1:1:8 용적비)를 함유한 용액으로 탈색하여 관찰하였다. 분자량은 참고 단백질의 상대적 이동성과 비교함으로써 측정하였다. 또한, 자일란 자이모그래피는 문헌[참조문헌: 22]에 기재된 바와 같이 수행하였다.The purified enzyme was subjected to SDS-PAGE on a 12% (w / v) polyacrylamide gel according to a known method [reference: 21]. As a reference protein, a protein size marker (MBI, Fermentas) was used. Proteins were stained with Coomassie Brilliant Blue R-250 and discolored and observed with a solution containing methanol: glacial acetic acid: distilled water = (1: 1: 8 by volume). Molecular weight was determined by comparison with the relative mobility of the reference protein. In addition, xylan zymography was carried out as described in the reference [22].

SDS-PAGE 상의 정제된 자일란 분해효소의 분석 및 겔 전기영동으로 염색한 활성(자이모그램) 분석 결과는 도 2에 나타냈다. 도 2는 Xyn628로부터의 정제된 자일란 분해효소의 SDS-PAGE 및 자이모그래피 결과를 나타내는 도면이다. 레인에 있어서, Mr은 단백질 분자량 마커이고, lane 1은 SDS-PAGE 상의 Sepharose CL-6B 후의 정제된 자일란 분해효소이고, lane 2는 자이모그래피 상의 정제된 밴드이다.Analysis of the purified xylenolytic enzyme on SDS-PAGE and analysis of the activity (self-immunogram) stained by gel electrophoresis are shown in FIG. Figure 2 is a diagram showing SDS-PAGE and zymography results of purified xylenolytic enzyme from Xyn628. In lanes, Mr is the protein molecular weight marker, lane 1 is the purified xylenolytic enzyme after Sepharose CL-6B on SDS-PAGE, and lane 2 is the purified band on the zymography.

이 효소는 약 18.1 kDa의 분자량을 가진 단일 밴드로서 이동하였으며, 그의 순도는 균질하였다.
The enzyme migrated as a single band with a molecular weight of about 18.1 kDa, and its purity was homogeneous.

자일란 분해효소는 콩고 레드 염색에 의해 검출된 자이모그램 겔 상에서 비교적 맑은 밴드를 나타냈는데, 이는 활성임을 나타낸다. SDS-PAGE 및 자이모그래피에 의하면, 이 자일란 분해효소는 지금까지 보고된 정제된 스트렙토마이세스 중에서 가장 작은 크기를 나타내었다. 그러나, S. cyaneus SN32[참조문헌 11], S. rameus L2001[참조문헌: 10] 및 S. matensis DW6715가 생산하는 자일란 분해효소가 Xyn628의 분자량과 비슷하였다.
The xylenolytic enzyme exhibited a relatively clear band on the zymogram gel detected by Congo red staining, indicating that it is active. According to SDS-PAGE and zymography, this xylenolytic enzyme exhibited the smallest size among the purified straptomies reported so far. However, the xylenolytic enzymes produced by S. cyaneus SN32 [Reference 11], S. rameus L2001 [Reference: 10] and S. matensis DW6715 were similar to the molecular weights of Xyn628.

실시예 4: pH 및 온도의 영향Example 4: Effect of pH and temperature

최적 pH는 60 ℃에서 다양한 pH 값(3.0 ~ 13.6)으로 10 mM pH 완충액, 즉 시트르산/소듐 포스페이트(pH 3.0 ~7.5), Tris/HCl (pH 7.0 ~9.5), CAPS (pH 9.0 ~11.0), 및 염화칼륨-수산화나트륨(KCl/NaOH (pH 11.0 ~13.6))을 사용하여 효소 반응 분석을 수행하여 결정하였다. 자일란 분해효소에 대한 최적 온도는 효소를 상이한 온도(40 ~ 80 ℃)에서 10 mM KCl/NaOH(pH 11.0) 중에서 반응 시킴으로써 수행하였다. pH 안정성은 효소 시료를 다양한 pH 완충액(10mM)으로 0 ~4 ℃에서 12 시간 동안 반응시킨 후 잔여 효소 활성을 측정함으로써 결정하였다. 효소 온도 안정성을 결정하기 위하여, 효소 시료들은 다양한 온도(80 ℃ 이하)에서 60 분 동안 반응시키고, 잔여 활성을 표준 활성 분석법 조건하에서 측정하였다.The optimal pH was adjusted to 10 mM pH buffer (pH 3.0 to 7.5), Tris / HCl (pH 7.0 to 9.5), and CAPS (pH 9.0 to 11.0) at various pH values (3.0 to 13.6) And potassium chloride-sodium hydroxide (KCl / NaOH (pH 11.0-13.6)). The optimal temperature for xylenolytic enzymes was performed by reacting the enzyme at different temperatures (40-80 ° C) in 10 mM KCl / NaOH (pH 11.0). The pH stability was determined by reacting the enzyme samples with various pH buffers (10 mM) at 0-4 ° C for 12 hours and measuring the residual enzyme activity. To determine enzyme temperature stability, enzyme samples were reacted at various temperatures (below 80 ° C) for 60 minutes and residual activity was determined under standard active assay conditions.

효소 활성 및 안정성은 pH 및 온도에 의해 현저히 영향을 받았다. 자일란 분해 효소에 대한 pH의 영향은 2.0 내지 13.6의 pH 범위 내에서 결정하였다. Xyn628는 pH 11.0에서 최대 활성을 보이며, pH 5.0 내지 13.0에서 활성을 나타냈다. pH 5.0 및 13.0에서 상대 활성은 각각 86%이었고 최대 활성의 거의 80%이었다. 또한, Xyn628는 pH 5.0 내지 12.5의 범위에 걸쳐 넓은 pH에서 매우 안정하였고, pH 11.0에서 최대 안정성을 나타냈다. 이 효소의 안정성은 pH 12.5에서 50% 정도의 잔여 활성을 나타내었다. 이러한 독특한 특징은 Xyn628이 극히 알칼리성 자일란분해효소임을 나타낸다. 넓은 범위의 pH에서 안정한 이유는 단백질의 가역적인 변성에 기인할 수 있고 상이한 pH에서 반응 시 효소 활성에 아무런 영향을 보이지 않을 수 있다. 또 다른 보고에 의하면 이 효소의 촉매적 중심 근처의 아미노산(들)이 그러한 고알칼리성 성질에 관여하는 것을 언급한 바 있다[참조문헌: 24]. 그러나, Xyn628은 S. cyaneus SN32[참조문헌: 11], S. rameus L2001[참조문헌: 10], S. matensis DW67, [참조문헌 15], 및 S. olivaceoviridis E-86[참조문헌: 23] 보다 더 알칼리성 배지에서 더욱 안정하였다. 또한, Xyn628는 50ㅀC 내지 70ㅀC에서 활성을 나타냈으며, 60ㅀC에서 최대 활성을 나타냈다. 50 내지 75 ℃의 온도에서, 효소 활성은 최대 활성의 70% 이상이었다. 이 효소는 50 ℃에서 1 시간 동안 반응시킨 후에도 완전히 안정하였다. 이 최대 활성 및 안정성은 다른 많은 스트렙토마이세스의 자일란 분해효소[참조문헌: 15-16, 23, 25]와 비교할 만하다. 그럼에도 불구하고, 최대 활성의 거의 50%가 65 ℃에서 1 시간 동안 반응시킨 후에도 남아있는 것이 밝혀졌다. 65 ℃에서도 부분적으로 안정되긴 하였으나, 고온에서 최대 활성의 빈도는 최적 시간 동안 Xyn628에 대한 기질의 보호 영향에 기인할 수 있는 것으로 보인다. 많은 산업적인 공정들은 극단적인 pH (산성 및/또는 알칼리성) 및 증가된 온도에서 가동되므로, 효소는 그러한 공정 요건에 적합해야 하고 연장된 기간 동안 또는 적어도 본 발명자들이 Xyn628에서 찾아낼 수 있는 공정 시간 동안 그러한 가혹한 조건을 견딜 수 있어야만 한다. 넓은 범위의 pH 값에 대한 관용성, 높은 최적 온도, 및 그의 상당한 열안정성은 Xyn628로 하여금 바이오표백, 자일란 가수분해, 바이오에탄올 생산 등의 다양한 국면의 바이오테크놀로지에서 적용가능케 한다.
Enzyme activity and stability were significantly influenced by pH and temperature. The effect of pH on the xylenolytic enzyme was determined within a pH range of 2.0 to 13.6. Xyn628 showed maximal activity at pH 11.0 and activity at pH 5.0 to 13.0. At pH 5.0 and 13.0, the relative activity was 86% and almost 80% of the maximum activity, respectively. In addition, Xyn628 was very stable at wide pH over the range of pH 5.0-12.5 and showed maximum stability at pH 11.0. The stability of this enzyme showed about 50% residual activity at pH 12.5. This unique feature indicates that Xyn628 is an extremely alkaline xylanase. The reason for being stable at a wide range of pHs may be due to the reversible denaturation of the protein and may have no effect on the enzyme activity upon reaction at different pH. Another report mentions that the amino acid (s) near the catalytic center of the enzyme are involved in such highly alkaline properties [Ref. 24]. However, Xyn628 has been shown to be effective against S. cyaneus SN32 [11], S. rameus L2001 [10], S. matensis DW67, [15], and S. olivaceoviridis E-86 [ Lt; RTI ID = 0.0 &gt; alkaline &lt; / RTI &gt; medium. In addition, Xyn628 showed activity at 50 ㅀ C to 70 ㅀ C and maximum activity at 60 ㅀ C. At a temperature of 50 to 75 캜, the enzyme activity was 70% or more of the maximum activity. The enzyme was completely stable even after reaction at 50 ° C for 1 hour. This maximum activity and stability are comparable to many other Streptomyces xylansolases [15-16, 23, 25]. Nevertheless, it has been found that almost 50% of the maximal activity remains after 1 hour of reaction at 65 ° C. Although partially stable at 65 ° C, the frequency of maximum activity at high temperatures appears to be due to the protective effect of the substrate on Xyn 628 for the optimal time. Since many industrial processes operate at extreme pH (acidic and / or alkaline) and elevated temperatures, the enzymes must meet such process requirements and, for extended periods of time, or at least during processing times that we can find in Xyn 628 It must be able to withstand such harsh conditions. Tolerance to a wide range of pH values, high optimal temperatures, and its substantial thermal stability make Xyn628 applicable to a variety of biotechnologies, including bio-bleaching, xylan hydrolysis, and bio-ethanol production.

실시예 5: 다양한 첨가제의 영향Example 5: Influence of various additives

Xyn628 활성은 세제, 금속이온, 환원 및 산화제 등의 다양한 첨가제의 존재하에 연구하였다. 다양한 금속 이온의 Xyn628 활성에 대한 영향은 일가(Na+ 및 K+) 및 2가(Ca2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Cu2+, Mg2+ 및 Fe2+) 금속 이온들을 반응 혼합물에 1mM의 농도로 첨가함으로써 조사하였다. 반대로, Xyn628 활성에 미치는 산화 및 환원제의 영향은 과산화수소, 소듐 보레이트, 소듐 퍼보레이트, β-머캅토에탄올 및 디티오트레이톨을 5 mM의 농도로 첨가하여 시험하였다. 한편, Xyn628 활성에 미치는 킬레이트제의 영향은 EDTA 및 에틸렌글리콜 테트라아세트산(EGTA)으로 평가하였다. 또한, Xyn628 활성에 미치는 다양한 타입의 세제의 영향은 0.25%의 농도로 수행하였다. 세제의 Xyn628 활성은 Triton X-100, Tween-20, Tween-80, 폴리옥시에틸렌-4-라우릴에테르, 데옥시콜산(DCA) 및 SDS를 첨가하여 조사하였다. 모든 경우에, 첨가제가 없는 효소 활성은 표준 활성 분석법 조건하에서 100%로 간주하였다. Xyn628 활성에 미치는 다양한 첨가제의 영향은 표 2에 나타냈다.Xyn628 activity was studied in the presence of various additives such as detergents, metal ions, reducing and oxidizing agents. (Na + and K + ) and divalent (Ca 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Co 2+ , Cu 2+ , Mg 2+ and Fe 2+ ) Metal ions were added to the reaction mixture at a concentration of 1 mM. Conversely, the effects of oxidation and reducing agents on Xyn628 activity were tested by adding hydrogen peroxide, sodium borate, sodium perborate,? -Mercaptoethanol and dithiothreitol at a concentration of 5 mM. On the other hand, the effect of the chelating agent on Xyn628 activity was evaluated by EDTA and ethylene glycol tetraacetic acid (EGTA). In addition, the effect of various types of detergents on Xyn628 activity was performed at a concentration of 0.25%. Xyn628 activity of the detergent was investigated by the addition of Triton X-100, Tween-20, Tween-80, polyoxyethylene-4-lauryl ether, deoxycholic acid (DCA) and SDS. In all cases, the enzyme-free enzyme activity was considered 100% under standard activity assay conditions. The effects of various additives on Xyn628 activity are shown in Table 2.

농도density 이온의 종류Types of ions 상대 활성e(%) Relative activity e (%) 세제Detergent aTriton X-100 a Triton X-100 0.25%0.25% Non-ionicNon-ionic 109 ± 3.3109 ± 3.3 aTween-20 a Tween-20 0.25%0.25% Non-ionicNon-ionic 130 ± 2.3130 ± 2.3 aTween-80 a Tween-80 0.25%0.25% Non-ionicNon-ionic 118 ± 3.0118 ± 3.0 aPolyoxylethylene-4-laurylether a Polyoxylethylene-4-laurylether 0.25%0.25% Non-ionicNon-ionic 97 ± 1.597 ± 1.5 aDeoxycholic Acid a Deoxycholic Acid 0.25%0.25% AnionicAnionic 16 ± 3.116 ± 3.1 aSodium Dodecyl Sulphate a Sodium Dodecyl Sulphate 0.25%0.25% AnionicAnionic 19 ± 3.919 ± 3.9 ModulatorsModulators b과산화수소 b hydrogen peroxide 5 mM5 mM 18 ± 1.818 ± 1.8 bSodiumperborate b Sodiumperborate 5 mM5 mM 43 ± 2.943 ± 2.9 cβ-mercaptoethanol c β-mercaptoethanol 5 mM5 mM 97 ± 4.597 ± 4.5 c1,4-dithiothreitol c 1,4-dithiothreitol 5 mM5 mM 128 ± 4.7128 ± 4.7 dEDTA d EDTA 1 mM1 mM 18 ± 1.518 ± 1.5 dEGTA d EGTA 1 mM1 mM 26 ± 2.426 ± 2.4 NoneNone -- 100 ± 2.1100 ± 2.1

a세제; b산화제; c환원제; d킬레이트제, a detergent; b oxidizing agent; c reducing agent; d chelating agent,

e 결과는 평균 ± 표준 편차로 나타냄(n=3) e Results are expressed as mean ± standard deviation (n = 3)

Xyn628 활성은 다양한 세제, 금속 이온, 금속 킬레이트제(EDTA 및 EGTA), 환원 및 산화제에 의해 고도로 영향을 받았다. 세제 중에서, Tween-20 (130%)가 활성에 영향을 미쳤고, 그 다음으로는 Tween-80(118%), Triton X-100(109%)의 순서이었고, 폴리옥시에틸렌-4-라우릴에테르(97%)는 거의 영향을 미치지 않았다. 또한, β-머캅토에탄올 및 DTT의 영향은 거의 미치지 않았는데 이는 시스테인 잔기가 효소의 활성에 관여하지 않음을 의미하고, 이와 유사한 결과가 본 발명자들의 이전의 문헌에서 발견된 바 있다[참조문헌: 14]. 세제에 의한 Xyn628 활성의 증가는 스트렙토마이세스에서 보고되었다[참조문헌: 24, 26]. 한편, 효소 활성은 SDS에 의해서 상당히 억제되었다(19%). 대조적으로, SDS[참조문헌: 27-28]은 Streptomyces sp. B-12-2, 및 Bacillus sp. 41M-1 등의 다른 기원으로부터의 자일란 분해효소에 영향을 미치지 않았다.Xyn628 activity was highly influenced by various detergents, metal ions, metal chelating agents (EDTA and EGTA), reducing and oxidizing agents. Among the detergents, Tween-20 (130%) affected the activity, followed by Tween-80 (118%) and Triton X-100 (109%), followed by polyoxyethylene- (97%) had little effect. In addition, the effects of? -Mercaptoethanol and DTT were almost insignificant, which means that the cysteine residues do not participate in the activity of the enzyme, and similar results have been found in the prior literature of the present inventors ]. An increase in Xyn628 activity by detergents has been reported in Streptomyces [Refs. 24, 26]. On the other hand, enzyme activity was significantly inhibited by SDS (19%). In contrast, SDS [Refs. 27-28] was obtained from Streptomyces sp. B-12-2, and Bacillus sp. But did not affect xylenolytic enzymes from other sources such as 41M-1.

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SDS에 기인한 전체적인 불활성화는 상이한 기원[참조문헌: 29]에서도 역시 보고되었는데 불활성은 그러한 조건하에서 효소의 중첩풀림에 기원하였다. 그러나, Xyn628은 SDS를 제외한 모든 타입의 세제의 존재하에서도 뛰어난 활성을 보였으며, 이는 Xyn628이 독특한 것으로서 바이오산업에서 더욱 적용 가능함을 의미한다.The overall inactivation due to SDS has also been reported in different sources [ref. 29], where the inertity was due to the superposition loosening of the enzyme under such conditions. However, Xyn628 showed excellent activity in the presence of all types of detergents except SDS, which means that Xyn628 is unique and more applicable in the biotechnology industry.

또한, Xyn628 활성은 다양한 금속이온, 금속 킬레이트제(EDTA 및 EGTA)에 의해 고도로 영향을 받았는데, 이는 그의 메탈로 타입을 의미하고, 본 발명자들의 이전의 보고와 유사하다[참조문헌 : 14]. 그러나 금속 이온이 없는 대조군 시료에 비하여 Ca2+, Mg2+, Cu2+, Co2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, K+, Na+의 존재하여 그의 상대 활성은 각각 111 ± 3.5, 62± 3.2, 0± 3.0, 95± 3.7, 52± 4.3, 1± 2.7, 47± 3.7, 102± 3.0, 및 97± 4.8%이었고, Xyn628는 Ca2 +를 제외한 2가 금속 이온에 의해 고도로 영향을 받는 것으로 나타났다. 금속 이온에 의한 유도된 자일란 분해효소 활성은 몇가지 금속이온, 특히 Ca2+ 가 구조적 안정성을 유지하기 위하여 필요함을 제시한다. 그러나 Cu2+ 이온은 시스테인의 자가-산화를 촉매하는 것으로 알려져 있는데, 이는 분자간 및 분자내 이황화 결합 형성 또는 설펜산의 형성을 초래한다[참조문헌: 30]. 대부분의 자일란 분해효소, 특히 스트렙토마이세스 유래의 것은 Mn2+이온에 의해 활성이 억제되는 것으로 밝혀졌다[참조문헌: 10, 12-13, 15]. 또한, Xyn628 활성은 산화제 H2O2 및 소디움-퍼보레이트에 의해 완전히 억제되었는데 이는 산화제에 민감함을 의미한다.
In addition, Xyn628 activity was highly influenced by various metal ions, metal chelating agents (EDTA and EGTA), which means its metal type, and is similar to our previous report [Ref. 14]. However, the relative activities of Ca 2+ , Mg 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Zn 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , K + and Na + 111 ± 3.5, 62 ± 3.2, 0 ± 3.0, 95 ± 3.7, 52 ± 4.3, 1 ± 2.7, 47 ± 3.7, 102 ± 3.0, and 97 ± 4.8%. Xyn628 was a bivalent metal ion other than Ca 2 + . The results are as follows. Induced xylanase activity by metal ions suggests that several metal ions, particularly Ca 2+, are required to maintain structural stability. However, Cu 2+ ions are known to catalyze the autoxidation of cysteine, which leads to intermolecular and intramolecular disulfide bond formation or formation of sulfene acid [Ref. 30]. It has been found that most of the xylenolytic enzymes, particularly those derived from streptomyces, are inhibited by Mn 2+ ions [Reference: 10, 12-13, 15]. In addition, Xyn628 activity was completely inhibited by the oxidizing agents H 2 O 2 and sodium-perborate, which means that they are sensitive to oxidizing agents.

실시예 7: N-말단 아미노산 서열 분석Example 7: N-terminal amino acid sequence analysis

Xyn628의 N-말단 아미노산 서열은 Procise Model 492 protein sequencer (Applied Biosystems, CA, USA)을 사용하여 Edman 분해법에 의해 결정하였다. Xyn628의 N-말단의 처음 12 개의 아미노산 서열은 AYIKEVVSRAYM(서열번호 1)이었다. 이들 서열은 유사한 타입의 보고된 효소와 어떠한 유의성 있는 상동성을 나타내지 않았다. 이러한 유일성은 이 효소의 신규성을 제시한다.
The N-terminal amino acid sequence of Xyn628 was determined by Edman degradation using a Procise Model 492 protein sequencer (Applied Biosystems, CA, USA). The first 12 amino acid sequence of the N-terminus of Xyn628 was AYIKEVVSRAYM (SEQ ID NO: 1). These sequences did not show any significant homology with reported enzymes of a similar type. This uniqueness suggests novelty of this enzyme.

실시예 8: 기질 특이성 및 운동 변수Example 8: Substrate specificity and kinetic parameters

정제 효소의 기질 특이성을 평가하기 위하여, 효소를 각 기질 0.5% (w/v)와 함께 반응시키고, 활성을 표준 활성 측정법 조건하에서 측정하였다. 또한, hyperbolic 컴퓨터 소프트웨이 프로그램을 사용하여 운동 변수를 결정하였다. Michaelis-Menten 상수 (K m ) 및 최대 속도 (V max )는 Hanes plot에 의해 결정하였다. 실험에 있어서, 다섯 개의 상이한 농도(2.5-40 mg/mL)의 너도밤나무 자일란 및 일정 효소 농도(0.18 x g)를 준비하여 최적 조건에서 표준 활성 측정법 조건하에서 실험을 수행하였다.To evaluate the substrate specificity of the purified enzyme, the enzyme was reacted with 0.5% (w / v) of each substrate and the activity was measured under standard active assay conditions. In addition, the kinetic parameters were determined using hyperbolic computer software program. The Michaelis-Menten constant ( K m ) and maximum velocity ( V max ) were determined by the Hanes plot. In the experiment, five different concentrations (2.5-40 mg / mL) of beech xylan and a constant enzyme concentration (0.18 x g) were prepared and the experiment was performed under standard conditions under standard conditions.

정제 Xyn628 효소는 다양한 상업적인 기질로 분석 하였으며, 가장 높은 자일란 분해효소 활성은 자작나무 자일란(53%)에 비하여 너도밤나무 자일란에서 관찰되었다. 이 효소는 아비셀, 카복시메틸 셀룰로오스, p-니트로페닐글루코피라노시드(pNPG) 및 p-니트로페닐-β-D-셀로비오시드(pNPC)를 사용하였을 때 어떠한 셀룰로오스 활성도 나타내지 않았다(데이터 나타내지 않음). 이들 결과는 Xyn628이 스트렙토마이세스[참조문헌: 10, 28]에서 보고된 자일란 분해효소와 유사하게 셀룰라아제 프리임을 입증하며, 이는 제지 및 펄프 산업에서 바이오 표백제로로서 중요한 특징 중 하나이다.The purified Xyn628 enzyme was analyzed on a variety of commercial substrates and the highest activity of xylanase activity was observed in beech xylan compared to birch xylan (53%). The enzyme did not show any cellulose activity when using avicel, carboxymethylcellulose, p-nitrophenylglucopyranoside (pNPG) and p-nitrophenyl-β-D-cellobiose (pNPC) ). These results demonstrate that Xyn628 is cellulase free, similar to the xylenolytic enzyme reported in Streptomyces [10, 28], which is one of the important features as a bio bleach agent in the paper and pulp industries.

또한, 너도밤나무 자일란을 사용하여 Hanes 플롯에 의해 계산한 이 효소의 운동 상수 (K m ) 및 (V max )는 각각 6.4± 0.8 mg/ml 및 437± 21 mmol/min mg이었다. Xyn628의 K m 값은 S. rameus L2001[참조문헌: 12] 보다 약간 낮았으나, 그의 높은 V max 값은 S. sp. CS802[참조문헌: 14] 보다 더 효율적임을 의미한다.
The kinetic constants ( K m ) and ( V max ) of the enzyme calculated by the Hanes plot using beech xylan were 6.4 ± 0.8 mg / ml and 437 ± 21 mmol / min mg, respectively. K m of Xyn628 The value is S. rameus L2001 [Reference: 12], but its high V max value was slightly lower than that of S. sp. CS802 [Reference: 14].

실시예 9: 가수분해 및 자일로올리고사카라이드 생산에 있어서 효소의 이용 가능성Example 9: Availability of enzymes in hydrolysis and xylooligosaccharide production

Xyn628의 작용 모드 및 자일로올리고사카라이드의 생산에 있어서 이용 가능성을 알아보기 위하여, 박층 크로마토그래피(TLC)라는 간단하고도 실질적인 평가 방법을 공지의 방법에 따라 수행하였다[참조문헌: 22]. 효소반응액(50 x L)을 상이한 시간 간격 (120 분 까지)으로 취하여 10% (v/v) 트리클로로아세트산 5 x L을 첨가하여 반응을 정지시키고, 시료들을 실리카 겔 플레이트 60F 254 (E. Merck, Germany) 상에 점적하였다.To determine the mode of action of Xyn628 and its availability in the production of xylooligosaccharides, a simple and practical evaluation method called thin layer chromatography (TLC) was performed according to known methods [Ref. 22]. The reaction was terminated by adding 5 x L of 10% (v / v) trichloroacetic acid to the enzyme reaction solution (50 x L) at different time intervals (up to 120 min) and the samples were loaded onto a silica gel plate 60F 254 (E. Merck, Germany).

플레이트들(6 cm x 6.5 cm)을 클로로포름: 아세트산: 물(6: 10: 2, v/v)로 전개시키고, 이어서 플레이트들을 메탄올: 황산 혼합물(95: 5, v/v)로 분무시킨 후 130℃에서 열판에서 수분 동안 열을 가하였다. 자일로오스 (X1), 자일로바이오스 (X2), 자일로트리오스 (X3), 자일로테트라오스 (X4)로 구성된 자일로올리고사카라이드의 혼합물 (10 mg/mL)을 표준으로 사용하였다. 또한, Xyn628에 의한 밀기울 및 옥수수 속대 분말의 분해를 평가하기 위하여 문헌[참조문헌: 10]에 기재된 방법에 따라 주사 전자 현미경을 통해 분석하였다. 실험을 위해, 미처리 옥수수 속대 및 밀기울을 중성 pH 까지 증류수로 세척하였다. 이어서, 밀기울 및 옥수수 속대를 Xyn628 20U/g 및 2000 U/g로 안정된 온도(50 ℃)에서 3 시간 동안 최적 pH(11.0)에서 처리한 반면 완충액으로 대체한 효소 시료는 대조군 시료로 사용하였다. Plates (6 cm x 6.5 cm) were developed with chloroform: acetic acid: water (6: 10: 2, v / v) and then the plates were sprayed with a methanol: sulfuric acid mixture (95: 5, v / v) Heat was applied at 130 캜 for several minutes on a hot plate. A mixture of xyloglucosides (10 mg / mL) consisting of xylose (X1), xylobiose (X2), xylotriose (X3) and xylotetraose (X4) was used as standard. In addition, to evaluate the degradation of bran and corncob meal by Xyn 628, they were analyzed by scanning electron microscopy according to the method described in [10]. For the experiment, untreated corncobs and bran were washed with distilled water to neutral pH. Bran and cornstarch were then treated with Xyn628 at 20 U / g and 2000 U / g at a stable temperature (50 ° C) for 3 hours at an optimal pH (11.0), while the enzyme samples replaced with buffer were used as control samples.

도 3에 Xyn628에 의한 너도밤나무 자일란의 시간 경과 가수분해를 나타냈다. 도 3은 Xyn628에 의한 너도밤나무 자일란의 시간 경과 가수분해를 나타내는 도면이다. S는 자일로오스(X1), 자일로바이오스(X2), 자일로트리오스(X3) 및 자일로테트라오스(X4)의 혼합물임.Figure 3 shows the time course hydrolysis of beech xylan by Xyn628. Figure 3 is a diagram showing the time course hydrolysis of beech xylenes by Xyn 628; S is a mixture of xylose (X1), xylobiose (X2), xylotriose (X3) and xylotetraose (X4).

Xyn628은 주로 자일로바이오스 (X2) 및 자일로트리오스 (X3)에 이어 자일로올리고사카라이드 시리즈를 생산하였는데 이는 이것이 성질상 엔도 자일란 분해효소임을 나타낸다. 일반적으로, 엑소 작용 효소의 경우, 단지 단량체 또는 이량체가 효소 반응을 통하여 축적된다. 본 실시예에서는 자로바이오스 및 몇몇 옥시올리고사카라이드가 효소의 작용에 의해 생성되었는데 Xyn628가 엔도 타입 자일란 분해효소임을 나타내며, 유사한 타입의 결과가 또한 Streptomyces.[참고문헌: 14-15]로부터의 자일란 분해효소에서 보고되었다.Xyn628 produced a series of xylo-oligosaccharides predominantly following xylobiose (X2) and xylotriose (X3), indicating that it is an endo-xylanase in nature. Generally, in the case of exo-acting enzymes, only monomers or dimers are accumulated through an enzymatic reaction. In this example, Zarobiose and some oxy oligosaccharides were produced by the action of enzymes, indicating that Xyn628 is an endotypic xylenolytic enzyme, and a similar type of result is also found in the case of xylan degradation from Streptomyces . [Reference: 14-15] Enzymes.

최근의 경향에 있어서, 자일로올리고사카라이드는 이들의 프리바이오틱 잠재성으로 인하여 식품 산업 뿐만 아니라 현대 의학적 적용에 있어서도 큰 관심이 되고 있다. 특히, 자일로바이오스 및 자일로트리오스는 식품 성분으로 직접 사용될 수 있는데 이들은 장의 미생물상을 적극적으로 조정하고 병원성 미생물의 성장을 억압하는 것으로 알려져 있기 때문이다[참조문헌: 31]. 그러나 자일로올리고사카라이드 생산 공정 동안 높은 자일로바이오스 및 낮은 자일로스가 바람직한데 자일로오스 12% 이상을 함유하는 가수분해물은 산업적인 목적에 효과가 낮기 때문이다[참조문헌: 32]. 도 4는 Xyn628에 의한 밀기울 및 옥수수 속대 분말 분해를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다(배율 1,000 x).In recent trends, xylooligosaccharides are of great interest not only in the food industry but also in modern medical applications due to their prebiotic potential. In particular, xylobiose and xylotriose can be used directly as food ingredients because they are known to actively regulate intestinal microflora and suppress the growth of pathogenic microorganisms [31]. However, high xylobiose and low xylose are preferred during the xyloligosaccharide production process, because hydrolysates containing xylose greater than 12% are less effective for industrial purposes [Ref. 32]. Figure 4 is a scanning electron micrograph (magnification 1,000 x) showing the bran and corncob meal breakdown by Xyn 628;

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 분석된 바와 같이 매우 낮은 용량(20U/g)에서도 Xyn628는 밀기울 및 옥수수 속대 분말을 효과적으로 분해하였다. 이 결과는 Xyn628이 밀기울, 옥수수 속대 및 기타 많은 자일란이 풍부한 농산 부산물 등의 분해에 적합하고, 따라서 자일로올리고사카라이드, 바이오에탄올 등의 부가가치 생성물의 생산에 이용될 수 있음을 나타낸다.In addition, as shown in Fig. 4, Xyn628 effectively decomposed bran and corncob meal even at very low capacity (20 U / g), as analyzed by scanning electron microscopy (SEM). These results indicate that Xyn628 is suitable for decomposition of bran, corncobs, and many other xylen-rich agricultural by-products, and thus can be used in the production of value-added products such as xylooligosaccharides, bioethanol, and the like.

기본적으로, Xyn628에 의한 농산 부산물의 연속적인 분해는 자일로올리고사카라이드의 생산 단가가 값싸고, 재생가능하며, 쉽게 입수할 수 있고 불필요하게 공간을 점유하는 자일란 풍부 농업 부산물을 이용함으로써 현저히 줄어들 가망성이 있음을 의미한다.Basically, successive decomposition of agricultural by-products by Xyn 628 is significantly reduced by using xyloglucoside production costs lower, reproducible, readily available and unnecessarily occupying space-consuming xylan-rich agricultural byproducts .

보다 중요한 점은 펄프 및 제지 산업에 있어서 표백제로서 저분자량 자일란 분해효소가 바람직한데, 이들은 펄프의 표면상에 재침전된 자일란 내로 쉽게 투과하기 때문이다. 이는 후속 화학적 표백 단계 동안 펄프를 포함하는 리그닌의 표면상에 자일란 장벽의 문제를 경감시킨다[참조문헌: 33].More importantly, low molecular weight xylenolytic enzymes as bleaching agents in the pulp and paper industry are desirable because they readily permeate into the reprecipitated xylan on the surface of the pulp. This alleviates the problem of xylan barriers on the surface of lignin containing pulp during subsequent chemical bleaching steps [Ref. 33].

그러나 셀룰로오스 활성의 결핍은 자일로올리고사카라이드의 생산에 보다 중요하다[참조문헌: 15]. 또한, 바이오 표백에 유용한 이상적인 자일란 분해효소에 대한 다수의 보고서가 이미 발행되었는데, 이는 고온 및 알칼리 조선에서 활성이 있어야하고 안정되어야 하며, 또한 셀룰라아제 활성을 가져야 한다는 것이다[참조문헌: 15, 34]. 따라서, Xyn628는 이러한 특징들을 가지고 있어서 다양한 바이오산업에 적용할 가능성이 높은 중요한 것이다.However, the lack of cellulosic activity is more important for the production of xyloglucosides [Ref. 15]. In addition, a number of reports of ideal xylenolytic enzymes useful for bio-bleaching have already been published, which must be active and stable in high temperature and alkaline kieselguhr, and should also have cellulase activity [15,34]. Therefore, Xyn628 has these characteristics and is highly likely to apply to a variety of bioindustries.

결론적으로, 본 발명자들은 농업 폐기물(밀기울) 배지 중에서 생산된 강력한 저분자량의 세포외 자일란 분해효소인 Xyn628을 정제하고 생화학적으로 특성화하였다. 이 자일란 분해효소는 60 ℃ 및 고알칼리 조건(pH 11.0)하에서 적합하게 활성을 지녔다.In conclusion, we purified and biochemically characterized Xyn628, a potent low molecular weight extracellular xylenolytic enzyme produced in agricultural waste (wheat) medium. This xylenolytic enzyme was suitably active at 60 ° C and under high alkali conditions (pH 11.0).

흥미롭게도, Xyn628은 pH 5 내지 13의 넓은 범위에서 안정하였으며, 이는 알칼리 내성 자일란 분해효소음을 나타낸다. Xyn628는 자일란으로 부터 주요 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하였는데 이는 엔도 타입 자일란 분해효소임을 의미한다. Xyn628는 셀룰라아제 활성이 결핍된 것으로 나타났으며, 저분자량 및 다양한 생화학적 특성으로 인하여 바이오 표백 및 기타 바이오 산업에 있어서 이 효소가 더 적합하게 이용될 수 있다.Interestingly, Xyn628 was stable over a broad range of pH 5-13, indicating an alkaline resistant xylanase negative tone. Xyn628 produced xylobiose and xylotriose as major hydrolysis products from xylan, indicating endotypic xylanase. Xyn628 has been shown to be deficient in cellulase activity, and due to its low molecular weight and various biochemical properties, the enzyme can be more suitably used in bio-bleaching and other bioindustries.

또한, 주사현미경 분석은 Xyn628에 의해 농업 폐기물인 옥수수 속대 및 밀기울의 연속적인 분해를 나타내었으며 이는 부가가치의 자일로올리고사카라이드의 생산에 유용할 뿐만 아니라 낮은 경제 비용에 의해 환경을 쾌적하게 유지시키고 공해로부터 자유롭게 할 수 있다.

기탁기관명 : 한국생명공학연구원
수탁번호 : KCTC18252
수탁일자 : 20130712
In addition, the scanning microscope analysis showed continuous degradation of corncobs and wheat bran, the agricultural wastes, by Xyn 628, which not only is useful for the production of xyloglucose with added value, but also keeps the environment pleasant due to low economic costs, As shown in FIG.

Institution name: Korea Biotechnology Research Institute
Accession number: KCTC18252
Funding date: 20130712

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<110> Chosun University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Alkaline resistance novel xylanase produced from Streptomyces sp. CS628 and its use <130> pkr-455 <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 12 <212> PRT <213> Streptomyces <400> 1 Ala Tyr Ile Lys Glu Val Val Ser Arg Ala Tyr Met 1 5 10 <110> Chosun University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Alkaline resistance novel xylanase produced from Streptomyces sp.          CS628 and its use <130> pkr-455 <160> 1 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 12 <212> PRT <213> Streptomyces <400> 1 Ala Tyr Ile Lys Glu Val Val Ser Arg Ala Tyr Met   1 5 10

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 스트렙토마이세스 종 균주(Streptomyces sp.) CS628을 선별하는 단계;
상기 선별된 균주를 2% 밀기울, 0.5% 효모 추출물, 1% 트립톤, 0.75% 인산칼륨(KH2PO4), 0.15% 제이인산칼륨(K2HPO4) 및 0.05% 황산마그네슘(MgSO4) 포함하는 배지 250 mL를 포함하는 1리터 플라스크 내에서 30℃ 및 120 rpm의 조건에서 4일 동안 배양하는 단계;
상기 단계에서 얻어진 배양액을 6,000 x g로 45 분 동안 4 ℃에서 원심분리하여 조 상층액을 얻는 단계;
상기 조 상층액을 30 ~ 75% 황산 암모늄으로 침전시키는 단계;
상기 침전된 단백질들은 6,000 x g로 1 시간 동안 원심분리하여 회수하고, 10mM Tris/HCl(pH 7.5)에 대하여 투석하고, 한외여과막으로 농축시키는 단계;
효소 용액을 Sepharose CL-6B column (1.7cm x 77.5 cm)에 가하고, 컬럼을 10 mM Tris/HCl, pH7.5로 평형시키고, 동일 완충액으로 5.29 cm/h (각 분획 중 2.5 mL)의 유속으로 세척하는 단계;를 포함하고,
상기 스트렙토마이세스 종 균주(Streptomyces sp.) CS628은 균주기탁번호 KCTC 18252P로 기탁되고,
생성된 자일란 분해 효소는 N-말단의 처음 12개의 아미노산이 서열번호 1의 것이고, SDS-PAGE 및 자일란 자이모그래피에 의해 측정된 바의 분자량은 18.1 kDa이며, 60 ℃의 온도 및 pH 11.0의 고알칼리 조건하에서 활성을 지니고, pH 5 내지 13의 범위에서 활성을 나타내는 알칼리 내성 자일란 분해효소로서, 가수분해 생성물로서 자일로바이오스 및 자일로트리오스를 생산하는 엔도 타입 자일란 분해효소이며, 셀룰라아제 활성이 결핍된 것을 특징으로 하는 알칼리 저항성 자일란 분해 효소인 것을 특징으로 하는 것인 자일란 분해 효소의 정제 방법.
Selecting Streptomyces sp. Strain CS628;
Wherein the selected strain of 2% wheat bran, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 0.75% of potassium phosphate (KH 2 PO 4), 0.15 % J. potassium phosphate (K 2 HPO 4) and 0.05% of magnesium sulfate (MgSO 4) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 30 C &lt; / RTI &gt; and 120 rpm for 4 days in a 1 liter flask containing 250 mL of containing medium;
Centrifuging the culture obtained in the above step at 6,000 x g for 45 minutes at 4 DEG C to obtain a crude supernatant;
Precipitating the crude supernatant with 30 to 75% ammonium sulfate;
The precipitated proteins were recovered by centrifugation at 6,000 xg for 1 hour, dialyzed against 10 mM Tris / HCl (pH 7.5), and concentrated to an ultrafiltration membrane;
The enzyme solution was added to a Sepharose CL-6B column (1.7 cm x 77.5 cm), the column was equilibrated with 10 mM Tris / HCl, pH 7.5 and eluted with the same buffer at a flow rate of 5.29 cm / h (2.5 mL in each fraction) And washing,
The Streptomyces sp. CS628 is deposited with the strain Accession No. KCTC 18252P,
The resulting xylanase has a molecular weight of 18.1 kDa as measured by SDS-PAGE and xylan zymography, the first 12 amino acids of the N-terminus being of SEQ ID NO: 1, a temperature of 60 ° C and a pH of 11.0 An alkali-tolerant xylanase having activity under alkaline conditions and exhibiting activity in the range of pH 5 to 13, an endotypic xylenolytic enzyme producing xylobiose and xylotriose as hydrolysis products, Wherein the enzyme is an alkali-resistant xylenolytic enzyme.
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