KR101791564B1 - A nobel β-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in the aqueous organic solvents and the recombinant β-glucosidase from transformed strain using thereof - Google Patents

A nobel β-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in the aqueous organic solvents and the recombinant β-glucosidase from transformed strain using thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 동애등에 유충 장내에 존재하는 난배양 미생물로부터 분리한 유기용매에 강한 β-글루코시다아제 유전자 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 동애등에(Hermetia illucens) 유충 장내의 난배양 미생물로부터 비환원성 β-글리코시드 말단의 β-1,4-글리코시딕 결합을 분해하는 신규 효소 유전자를 분리하고, 이를 대량으로 발현하는 신종 균주를 개발하여 식물성 고분자 다당류를 이용하는 다양한 산업적 공정과정에서 효율적으로 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 신규 효소 유전자의 분해 효과는 산업 공정과정 외에 식품 발효 산업과 제지/직물 산업, 알코올 생산 공정, 의약품 제조 및 식물 다당류의 당화작용 등에 이용될 수 있다.
The present invention relates to a strong? -Glucosidase gene and its use in an organic solvent isolated from an egg-culturing microorganism existing in a larva of an adult.
The present invention relates to a method for isolating a novel enzyme gene which degrades the? -1,4-glycosidic bond at the terminal of a non-reducing? -Glycoside from an egg-culturing microorganism in a larva of a Hermetia illucens larvae, It is possible to efficiently apply the present invention to a variety of industrial processes using vegetable polymer polysaccharides. In addition, the decomposition effect of the novel enzyme gene according to the present invention can be used in the food fermentation industry, the paper / textile industry, the alcohol production process, the manufacture of medicines and the glycosylation of plant polysaccharides in addition to the industrial process.

Description

수용성 유기용매에서 지속적 활성유지가 가능한 신규 β-글루코스 분해 효소 유전자 Bgls6과 이로부터 생산한 재조합 효소의 이용 {A nobel β-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in the aqueous organic solvents and the recombinant β-glucosidase from transformed strain using thereof}A novel β-glucosidase gene Bgls6 capable of maintaining a sustained activity in a water-soluble organic solvent and the use of a recombinant enzyme produced therefrom {A nobel β-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in the aqueous organic solvents and the recombinant β-glucosidase from transformed strain using thereof}

본 발명은 동애등에(Black soldier fly: BSF) 유충 장내에 존재하는 난배양 미생물로부터 분리한 β-글루코시다아제 유전자, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 백터로 형질전환된 형질전환체, 상기 형질 전환체로 부터 발현된 재조합 β-글루코시다아제 단백질 및 이의 이용에 관한 것이다.The present invention provides a recombinant vector comprising a β-glucosidase gene isolated from egg-bearing microorganisms present in a black soldier fly (BSF) larvae , a recombinant vector containing the gene, a transformant transformed with the recombinant vector, Recombinant? -Glucosidase proteins expressed from transformants and their use.

셀룰로오스(cellulose)는 지구상에 존재하는 가장 풍부한 유기물질로 석탄이나 석유처럼 고갈에 대하여 걱정할 필요가 없는 재생 가능한 자원이다. 또한 이들 자원은 농산 폐기물이 범람하는 현재에 있어 주요한 환경 오염원으로 작용하고 있다. 그러므로 이들 다당류에 대한 효율적인 당화공정의 개발은 식량, 에너지, 환경문제에 큰 도움이 될 것으로 판단된다. 따라서 오랫동안 셀룰로오스를 당화시키기 위한 연구가 이루어져 왔으며, 이중 특히 당화효소의 개발에 초점을 맞추어 많은 연구가 이루어져 왔다. 그 결과 현재에는 많은 당화효소의 용도가 다양하게 개발되어 섬유, 세제, 사료사업 등에서 상업화가 이루어졌고 새로운 응용분야에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다.Cellulose is the most abundant organic material on Earth and a renewable resource that does not have to worry about depletion like coal or oil. These resources are also a major source of environmental pollution for agricultural wastes overflow. Therefore, the development of an efficient saccharification process for these polysaccharides is expected to greatly contribute to food, energy and environmental problems. Therefore, studies have been made to saccharify cellulose for a long time, and a lot of studies have been made especially focusing on the development of glycosylation enzymes. As a result, many uses of glycosylated enzymes have been developed variously, commercialization has been made in textile, detergent, and feed business, and researches on new application fields are actively carried out.

셀룰라아제는 복합효소로서 기질에 따른 가수분해 특성에 따라 엔도글루카나아제(endoglucanase, EG), 엑소글루카나아제(exoglucanase, CBH) 및 β-글루코시다아제(β-glucosidase)의 3종으로 분류되는데, 섬유소의 분해에는 이들 세 종류의 효소가 관여한다고 알려져 있다. Cellulase is a complex enzyme and is classified into three kinds of endoglucanase (EG), exoglucanase (CBH) and? -Glucosidase according to the hydrolysis characteristics depending on the substrate, It is known that these enzymes are involved in the degradation of cellulose.

기존 고분자성 다당류를 포함하는 바이오매스 재활용 공정에서는 전분과 같은 고분자성 다당류의 복합구조특성으로 인하여 화학적 처리 공정이나 통상적인 분리가 가능한 미생물이나 곰팡이 자체를 직접 이용해 왔다. 하지만 이 방법은 미생물을 대량으로 배양하는 별도의 공정이 필요한 단점이 있다. 현재 이 문제를 극복하기 위하여 일부 알려진 β-글루코시다아제 유전자를 대장균 이종 발현해 이용하고 있지만, 알려진 효소의 특성이 산업공정상 필요한 여러 특성을 가지지 못하여 한계가 있었다. 따라서 공정을 보다 효율적으로 수행하기 위해서는 높은 농도의 수용성 유기용매와 폭넓은 산도 변화 및 비이온성 계면활성제, 다양한 단백질 환원제 및 변성제에서 안정성 있는 분해능을 유지하는 효소가 요구되었다.In the biomass recycling process involving conventional polymeric polysaccharides, due to the complex structure of polymeric polysaccharides such as starch, the microorganisms or fungi themselves capable of chemical treatment or conventional separation have been used directly. However, this method has a disadvantage in that a separate step of culturing a large amount of microorganisms is required. Currently, some known β-glucosidase genes have been used to overcome this problem. However, the characteristics of known enzymes have been limited due to the lack of various characteristics required for the industry. Therefore, in order to carry out the process more efficiently, there has been a demand for an enzyme which maintains a stable resolution in a high concentration of a water-soluble organic solvent and a wide acidity change and a nonionic surfactant, various protein reducing agents and denaturants.

국내 등록특허 KR 1183114호Korean Registered Patent KR 1183114

본 발명의 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 단백질을 제공하기 위한 것이다.The object of the present invention is to provide a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 다른 목적은 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a gene encoding the protein.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자를 보유하는 벡터를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a vector carrying the gene.

본 발명의 다른 목적은 상기 벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a transformant transformed with said vector.

본 발명의 다른 목적은 수용성 유기용매 안정성을 가지는 재조합 β-글루코시다아제 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a process for producing recombinant? -Glucosidase having water-soluble organic solvent stability.

본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 단백질을 제공한다. The present invention provides a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

상기 단백질은 글루코스 다당류 분해 활성을 가지는 β-글루코시다아제일 수도 있다. The protein may be? -Glucosidase having glucose polysaccharide-degrading activity.

본 발명에 따른 β-글루코시다아제 단백질의 범위는 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다.The range of the? -Glucosidase protein according to the present invention includes the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and the functional equivalent of the protein.

상기 "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기As used herein, the term "functional equivalent"

서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 50%이상, 70%이상, 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 1로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 생물체 내에서 가수분해능이 우수한 글루코오스 분해활성을 의미한다.Refers to a protein having at least 50%, at least 70%, and at least 90% sequence homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and having substantially the same physiological activity as the protein represented by SEQ ID NO: 1. "Substantially homogenous physiological activity" means a glucose degrading activity that is highly hydrolyzable in an organism.

"글루코시다아제"란, 글루코시드를 가수분해하여 당과 아글리콘을 생성하는 반응을 촉매하는 효소의 총칭으로, 글리코시드를 가수분해하는 효소를 글리코시다아제라고 총칭하지만 특히 당 부분이 글루코오스일 때 글루코시다아제라고 칭한다.The term "glucosidase" is a generic term for enzymes that catalyze the reaction of hydrolysis of glucosides to generate sugars and aglycones. The enzyme that hydrolyzes glycosides is collectively referred to as glycosidase. Especially when the sugar moiety is glucose Called glucosidase.

글루코시다아제는 글루코시드 결합의 아노머(anomer)형이 α 또는 β인가에 따라 α-글루코시다아제, β-글루코시다아제로 구별된다. 따라서 "β-글루코시다아제"란 β-글루코시딕 결합을 분해하는 효소를 가르키는 것으로 그 종류에는 셀룰라아제 등이 있다.Glucosidase is classified into? -Glucosidase and? -Glucosidase depending on whether the anomeric form of the glucosidic bond is? Or?. Therefore, "? -Glucosidase" refers to an enzyme that degrades? -Glucosidic linkage, and includes cellulase.

상기 단백질은 음식물 쓰레기를 효과적으로 분해하는 동애등에 유충에서 인공 배양이 불가능한 장내 미생물 메타게놈 유전자 은행으로부터 유래한 것으로 전분과 같은 고분자성 다당류나 올리고당의 비환원성 β-글리코시드 말단의 β-1,4-글리코시딕 결합을 분해하는 β-글루코시다아제 단백질일 수 있다.The protein is derived from the intestinal microorganism metagenomic gene bank which can not be artificially cultured in larvae, such as a dysentery which effectively decomposes food waste, and is a polymer polysaccharide such as starch or a β-1,4- Or a? -Glucosidase protein that degrades glycosidic bonds.

상기 단백질은 수용성 유기용매에서 안정한 활성을 나타내는 β-글루코시다아제 단백질일 수 있다.The protein may be a? -Glucosidase protein exhibiting stable activity in a water-soluble organic solvent.

본 발명에 따른 상기 β 글루코시다아제는 수용성 유기용매의 농도가 10% 내지 20%(부피% 또는 중량%)에서 안정된 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 일 수 있다.The β-glucosidase according to the present invention may be a protein characterized in that the concentration of the water-soluble organic solvent is stable at 10% to 20% (vol% or wt%).

용어 “수용성 유기용매”란 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 모든 유기용매를 포함한다. 예로 들면, DMSO(dimethyl sulfoxide, 다이메틸설폭사이드), DMF(Dimethylformamide, 다이메틸포름아마이드), 메탄올, 아세토니트릴, 에탄올, 아세톤, 2-프로판올 등일 수 있다. The term " water soluble organic solvent " includes all organic solvents conventionally used in the art. For example, it can be DMSO (dimethyl sulfoxide), DMF (dimethylformamide), methanol, acetonitrile, ethanol, acetone, 2-propanol and the like.

본 발명에 따른 상기 β-글루코시다아제는 10% (중량% 또는 부피%)농도의 수용성 유기용매에서 24시간 동안 지속적으로 안정된 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질일 수 있다.The β-glucosidase according to the present invention may be a protein characterized in that it exhibits stable activity continuously for 24 hours in a water-soluble organic solvent having a concentration of 10% (weight% or volume).

본 발명에 따른 상기 β-글루코시다아제는 pH5.0 내지 pH10.0에서 방치 후에도 안정한 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질일 수 있다.The β-glucosidase according to the present invention may be a protein characterized in that it exhibits stable activity even after being left at pH 5.0 to pH 10.0.

용어 “안정한 활성” 이란, 활성을 억제하는 일정조건 및 범위의 특정환경에 노출한 후 잔류활성이 계속 유지되어 얼마나 일정한 결과물을 산출하는지 여부를 말한다. The term " stable activity " refers to whether or not residual activity is maintained after exposure to a certain condition and range of specific conditions that inhibit activity, to produce a constant result.

본 발명에 따른 상기 β-글루코시다아제는 단백질 변성제 또는 비이온성계면활성제에서 안정한 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질일 수 있다.The β-glucosidase according to the present invention may be a protein characterized by exhibiting stable activity in a protein denaturant or a nonionic surfactant.

용어 “단백질 변성제”란 단백질의 구조를 변형시켜 단백질의 활성을 잃게 하는 천연 또는 화학물질을 모두 말하는 것으로, 이 기술분야에서 통상적으로 이용되는 모든 단백질 변성제를 포함한다. 예로 들면, β-mercaptoethanol, Dithiothreitol (DTT), Urea, Guanidium hydrochloride, Guanidium thiocyanate 등 일 수 있다.The term " protein denaturant " refers to all natural or chemical substances that alter the structure of a protein to lose its activity, including all protein denaturants commonly used in the art. For example, it may be β-mercaptoethanol, Dithiothreitol (DTT), Urea, Guanidium hydrochloride, Guanidium thiocyanate, and the like.

용어 “비이온성계면 활성제“ 란 전하를 가지지 않는 계면의 경계를 완화시켜주는 물질을 말하며, 흔히 비누나 세제 등을 말하는 것으로, 이 기술분야에서 통상적으로 이용되는 모든 비이온성계면 활성제를 포함한다. 예로 들면, Tween20, Tween40, Tween60, Tween80, Triton X-100 등일 수 있다.The term " nonionic surfactant " refers to a substance that alleviates the boundary of an interface that does not have an electric charge. The term " nonionic surfactant " generally includes all nonionic surfactants conventionally used in the art. For example, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Triton X-100, and the like.

본 발명은 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다.The present invention provides a gene encoding the protein.

상기 유전자는 동애등에에서 유래한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 동애등에 장내에 존재하는 난배양 미생물로부터 유래한 것일 수 있다.The gene may be derived from Dongae and the like, but is not limited thereto. More specifically, it may be derived from an egg-culturing microorganism existing in the intestines of a human being.

동애등에(Hermetia illucens)란, 파리목(Diptera)에 속하는 곤충으로 한국(귀화), 일본(귀화), 미국, 캐나다, 중남미 일원, 하와이 등지에 분포하고 있다. 체장 12-20mm의 가늘고 긴 형태의 검은색 몸을 가지고 있으며, 제 2 복절에 백색 또는 황갈색의 크고 반투명한 무늬가 있다. 음식물쓰레기 및 각종 유기물을 먹이로 하며 이에 따라 동애등에를 이용한 친환경 음식물쓰레기 처리 및 자원화에 대한 연구가 이루어지고 있다. Hermetia illucens is an insect belonging to Diptera and is distributed in Korea (naturalized), Japan (naturalized), USA, Canada, Central and South America, Hawaii and so on. It has a slender, long black body with a length of 12-20mm and a large, translucent pattern of white or tan on the second leg. Food waste and various organic matter are fed, and research on eco-friendly food waste disposal and recycling using Donghae has been conducted.

상기 유전자는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어진 유전자와 이에 따른 cDNA 및 RNA를 모두 포함한다.The gene includes both the gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 and the corresponding cDNA and RNA.

또한, 상기 핵산서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로 상기 유전자는 서열번호 2의 염기서열과 각각 70%이상, 80%이상, 90% 이상, 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적배열에 대한 참고서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.Also, variants of the nucleic acid sequences are included within the scope of the present invention. Specifically, the gene may include a nucleotide sequence having 70% or more, 80% or more, 90% or more, or 95% or more of sequence homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, respectively. "% Of sequence homology to polynucleotides" is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI >

본 발명은 상기 유전자를 포함하는 벡터를 제공한다. The present invention provides a vector containing the gene.

상기 재조합 벡터는 대장균 발현 벡터 또는 효모 발현 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 대장균 발현 벡터로는 pET21b벡터를 예로 들 수 있으며, 효모 발현 벡터로는 pKBN-IFN벡터를 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 상기 유전자를 단백질 발현벡터인 pET21a에 클로닝하여 재조합 벡터 pBgls6을 제조하였다. The recombinant vector may be an E. coli expression vector or a yeast expression vector, but is not limited thereto. Examples of the E. coli expression vector include a pET21b vector. Examples of the yeast expression vector include, but are not limited to, a pKBN-IFN vector. In the present invention, the gene was cloned into a protein expression vector pET21a to prepare a recombinant vector pBgls6.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 코딩된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내로 재도입된 것이다.The term "recombinant" refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express genes or gene segments that are not found in the native form of the cells. Recombinant cells can also express genes found in cells in their natural state, but the gene has been modified and reintroduced into cells by artificial means.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사The term "vector" refers to a DNA fragment (s) that transfers into a cell,

용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. for

어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. 용어 "발현벡터"는 목적한 코딩A "carrier" is often used interchangeably with a "vector ". The term "expression vector"

서열과, 특정 숙주 생물에서 작동 가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적Sequence and a coding sequence operably linked to a particular host organism

인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다.Quot; means a recombinant DNA molecule comprising a suitable nucleotide sequence.

발현 벡터는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신 (phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신 (kanamycin), G418, 블레오마이신 (Bleomycin), 하이그로마이신 (hygromycin), 클로람페니콜 (chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 적절히 선택 가능하다.The expression vector may comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotics such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, chloramphenicol, Resistant gene, but are not limited thereto, and can be appropriately selected by those skilled in the art.

용어 "프로모터"는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. 본 발명의 일실시예에 따른 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The term "promoter " refers to a region of DNA upstream from a structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription. In a vector according to an embodiment of the present invention, the promoter may be, but is not limited to, CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS or histone promoter.

본 발명의 유전자는 전형적으로 클로닝 또는 단백질발현을 위한 벡터로서 구The gene of the present invention is typically a vector for cloning or protein expression,

축될 수 있다. 또한,본 발명의 벡터는 원핵 세포 또는 진핵 세포를 숙주로 하여 It can be shaken. In addition, the vector of the present invention may be produced by using prokaryotic cells or eukaryotic cells as a host

구축될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 이용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사Can be constructed. For example, vectors that may be used in the present invention are often used in the art

용되는 플라스미드(예를 들면,pSC101,ColE1,pBR322,pUC8/9,pHC79,pGEX 시리즈,pET 시리즈 및 pUC19 등),파지(예를 들면,λgt4.λB,λ-Charon 및 M13 등)또는 바이러스(예를 들면,SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있다. 한편,본 발명의 유전자가 식물에 최적화된 코돈으로 전환하여, 식물 세포를 숙주로 하는 경우에는 당업계에서 통용적으로 사용되는 벡터(예를 들면, pBI vectors, pCAMBIA vectors, pSB vectors)를 조작하여 제작될 수 있다.(For example,? Gt4.λB,? -Charon and M13, etc.) or viruses (for example, plasmids such as pSC101, ColE1, pBR322, pUC8 / 9, pHC79, pGEX series, pET series and pUC19) For example, SV40 or the like). On the other hand, when the gene of the present invention is converted into a codon optimized for a plant and a plant cell is used as a host, a vector commonly used in the art (for example, pBI vectors, pCAMBIA vectors, pSB vectors) Can be produced.

상기 벡터는 단백질 대량 발현용인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.The vector is preferably used for large-scale expression of proteins, but is not limited thereto, and may be appropriately selected by those skilled in the art.

본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다.The present invention provides a transformant transformed with said recombinant vector.

상기 형질전환체는 대장균인 것이 바람직하며 수탁번호 KACC95130P 로 기탁된 형질전환체인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The transformant is preferably Escherichia coli, more preferably a transformant deposited under accession number KACC95130P, but is not limited thereto.

본 발명의 벡터를 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주세포도 이용할 수 있으며, 예컨대, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있다. 상기 숙주세포는 바람직하게는 대장균이다.Any host cell known in the art may be used as a host cell capable of cloning and expressing the vector of the present invention in a stable manner continuously, for example, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli . such as E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, Bacillus subtilis, Bacillus strains, and Salmonella typhimurium, Serratia marcesensus and various Pseudomonas spp. Enterobacteriaceae and strains. The host cell is preferably Escherichia coli.

또한, 본 발명의 벡터를 진핵 세포에 형질전환시키는 경우에는 형질전환체로서, 효모(Saccharomyce cerevisiae), 곤충세포, 사람세포(예컨대, CHO 세포주(Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS-7, 293, HepG2, 3T3, RIN 및 MDCK 세포주) 및 식물세포 등이 이용될 수 있다.In addition, when the vector of the present invention is transformed into eukaryotic cells, yeast ( Saccharomyce cerevisiae), and the like insect cells, human cells (e.g., CHO cells (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS-7, 293, HepG2, 3T3, RIN and MDCK cell lines) and plant cell may be used.

본 발명의 벡터를 형질전환체 내로 운반하는 방법은, 형질전환체가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법 (Cohen, S.N. et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA, 9:2110-2114(1973)), 하나한 방법 (Hanahan, D., J. Mol . Biol., 166:557-580(1983)) 및 전기천공 방법 (Dower, W.J. et al., Nucleic. Acids Res., 16:6127-6145(1988)) 등에 의해 실시될 수 있다. The method of delivering the vector of the present invention into a transformant can be carried out by the CaCl 2 method (Cohen, SN et al., Proc . Natl . Acac . Sci . USA , 9: 2110-2114 )), a method (Hanahan, D., J. Mol Biol , 166:.. 557-580 (1983)) and electroporation method (Dower, WJ et al, Nucleic Acids Res, 16:... 6127- 6145 (1988)).

또한, 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 미세주입법(Capecchi, M.R., Cell, 22:479(1980)), 칼슘포스페이트 침전법 (Graham, F.L. et al., Virology, 52:456(1973)), 전기천공법(Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982)), 리포좀-매개 형질감염법(Wong, T.K. et al., Gene, 10:87(1980)), DEAE-덱스트란 처리법(Gopal, Mol . Cell Biol ., 5:1188-1190(1985)), 및 유전자 밤바드먼트(Yang et al., Proc . Natl . Acad . Sci ., 87:9568-9572(1990)) 등에 의해 벡터를 형질전환체 내로 주입할 수 있다. 상기 방법들은 이 기술분야에 널리 공지되어 있다.In addition, when the host cell is a eukaryotic cell, microinjection (Capecchi, MR, Cell , 22: 479 (1980)), calcium phosphate precipitation (Graham, FL et al., Virology , 52: 456 electroporation (Neumann, E. et al, EMBO J., 1:. 841 (1982)), liposome-mediated transfection method (Wong, TK et al, Gene , 10:87 (1980).), DEAE- (Yang et al., Proc . Natl . Acad . Sci . , 87: 9568-9572 (1990)) and dextran treatment (Gopal, Mol . Cell Biol . , 5: 1188-1190 ) Or the like can be injected into the transformant. Such methods are well known in the art.

본 발명은 The present invention

(a) 상기 형질전환체를 배양하는 단계;(a) culturing the transformant;

(b) 상기 배양된 형질전환체로부터 재조합 β-글루코시다아제 단백질을 발현시키는 단계; 및(b) expressing a recombinant? -glucosidase protein from the cultivated transformant; And

(c) 상기 발현된 재조합 β-글루코시다아제 단백질을 회수하는 단계를 포함하는 수용성 유기용매에서 안정한 활성을 나타내는 재조합 β-글루코시다아제 단백질의 제조방법을 제공한다.(c) recovering the expressed recombinant? -glucosidase protein. The present invention also provides a method for producing a recombinant? -glucosidase protein exhibiting stable activity in a water-soluble organic solvent.

상기 (a)의 배양은 형질전환체를 공지된 기술을 이용하여 재조합 단백질의The culture of (a) can be performed by culturing the transformant using a known technique

생산에 적합한 배지에서 배양할 수 있다. 예를 들어,세포들은 적합한 배지와 단백It can be cultured in a medium suitable for production. For example, cells can be incubated with appropriate medium and protein

질이 발현 또는 분리되는 것을 허용하는 조건 하에 실시된 실험실 또는 산업용 발Laboratory or industrial foot performed under conditions permitting the quality to be expressed or separated

효기에서 소규모 또는 대규모 발효,쉐이크 플라스크 배양에 의해서 배양될 수 있Can be cultured in a small or large scale fermentation, shake flask culture

다. 배양은 공지기술을 사용하여 탄소,질소원 및 무기염을 포함하는 적합한 배지All. Cultivation is carried out using a well-known technique, using a suitable medium containing carbon, nitrogen source and inorganic salt

에서 일어난다. 적합한 배지는 상업적으로 입수하거나 예를 들면,American Type. Suitable media are commercially available or commercially available from, for example, American Type

Culture Collection의 카탈로그와 같은 간행물에 기재된 성분 및 조성비에 따라 제Depending on the ingredients and composition ratio listed in publications such as the Culture Collection catalog,

조할 수 있다. I can handle it.

상기 재조합 β-글루코시다아제는 목적 유전자에 의해 발현된 단백질을 당업계에 공지된 단백질 분리방법을 이용하여 회수할 수 있다. 예를 들어 단백질은 원심분리, 초음파파쇄, 여과, 추출,분무 건조,증발 또는 침전을 포함하는 통상적인 방법에 의해서 영양배지로부터 분리될 수 있지만,이에 제한되는 것은 아니다. The recombinant? -Glucosidase can recover the protein expressed by the target gene using a protein separation method known in the art. For example, the protein may be isolated from the nutrient medium by conventional methods including, but not limited to, centrifugation, sonication, filtration, extraction, spray drying, evaporation or precipitation.

더 나아가 단백질은 크로마토그래피(예를 들면 이온 교환,친화성,소수성 및 크기별배제), 전기영동,분별염석(예를 들면 암모늄 설페이트 침전),SDS-PAGE 또는 추출을 포함하여 공지된 다양한 방법을 통해서 정제될 수 있다.Furthermore, the proteins may be purified by a variety of methods known in the art, including chromatography (e.g., ion exchange, affinity, hydrophobicity and size exclusion), electrophoresis, fractional salting (e.g. ammonium sulfate precipitation), SDS- Can be purified.

본 발명의 일 실시예에서는 동애등에 유충에서 인공 배양이 불가능한 장내 미생물 유래 메타게놈 은행을 구축하고, 이로부터 본 발명의 고속선발 시스템을 이용하여 셀룰로오스 기질을 분해하는 신규 클론을 선발하였다. 당 클론을 포함하는 난배양 미생물 유래 유전자 염기서열을 분석하여 2,232bp의 ORF 부위가 전분을 분해하는 신규한 유전자임을 발견하였다. 이 ORF 부위에서 단백질 targeting에 관여하는 26개 N-terminal 아미노산을 제거한 2,154bp 유전자, 717 아미노산을 ‘Bgls6’으로 명명하였다.  In one embodiment of the present invention, a metagenome bank derived from an intestinal microorganism, which can not be artificially cultured in a larva, is constructed, and a novel clone capable of degrading the cellulose substrate using the high-speed selection system of the present invention is selected therefrom. We found that the ORF region of 2,232 bp is a novel gene that breaks down starch by analyzing the gene sequence derived from egg culture microorganism including the clone of the sugar chain. The 2,154 bp gene, 717 amino acids, which removed 26 N-terminal amino acids involved in protein targeting at the ORF site, was named 'Bgls6'.

또한, 본 발명자들은 상기 유전자를 대장균에서 대량 발현하여 효과적으로 비환원성 β 글리코시드 말단의 β-1,4-글리코시딕 결합을 분해하는 신규한 균주를 발명하였다. 이하 상기 균주로 부터 발현되어 정제된 재조합 β-글루코시다아제 효소 단백질을 “Bgls6"으로 호칭하고 기술하였다. 상기 균주에서 정제한 β-글리코시다아제 효소는 EDTA, 비이온성계면활성제(1%)에 대하여 높은 효소 활성 안정성을 보였고, 단백질 환원제와 변성제에서도 최소 70% 이상의 활성 안정성을 나타내었다.In addition, the inventors of the present invention invented a novel strain that efficiently expresses the above gene in E. coli to effectively decompose the? -1,4-glycosidic bond at the non-reducing? -Glycoside terminal. The recombinant? -Glucosidase enzyme protein expressed and purified from the above-mentioned strain was referred to as "Bgls6." The? -Glycosidase enzyme purified from the strain was dissolved in EDTA, a nonionic surfactant (1%) Showed high enzyme activity stability and showed at least 70% activity stability in protein reducing agent and denaturant.

본 발명인 재조합 β-글리코시다아제 Bgls6은 비환원성 β-글리코사이드 말단의 β-1,4-글리코시딕 결합을 분해하는 특성을 가지고 있으므로 식물성 고분자 다당류를 이용하는 다양한 산업적 공정과정에 효율적으로 적용할 수 있다. 특히 대장균에서 발현되어 높은 유기용매 농도에서도 활성을 유지할 수 있고, 폭넓은 산, 염기 농도에서도 85% 이상의 분해 능력을 발휘하므로 셀룰로오스 바이오매스 재활용에서 알칼리 분해와 다량의 유기용매를 사용하는 공정에서 불필요한 정제단계과 경제적 손실을 줄일 수 있다. 또한, β-글리코시다아제 Bgls6은 이러한 산업 공정과정 외에, 에탄올 연료의 생산 공정과 향료 산업(방향족 화합물 분리) 및 과일 쥬스 추출 과정에서의 관능효과 증진과 인삼조제과정(진세노사이드 생전환) 등에 이용될 수 있다.Since the recombinant? -Glycosidase Bgls6 of the present invention has a property of decomposing? -1,4-glycosidic bonds at the non-reducing? -Glycoside terminal, it can be efficiently applied to various industrial processes using vegetable high molecular polysaccharides have. Especially, it is expressed in Escherichia coli and can maintain its activity even at a high organic solvent concentration. It exhibits a decomposition ability of 85% or more even at a wide range of acid and base concentrations. Therefore, unnecessary purification in the process of using alkali decomposition and a large amount of organic solvent in cellulosic biomass recycling Step and economic losses can be reduced. In addition to this industrial process, β-glycosidase Bgls6 is also used in the production process of ethanol fuel, in the perfume industry (separation of aromatic compounds) and in the fruit juice extraction process, and in the process of ginseng preparation (conversion of ginsenosides) Can be used.

도 1은 신규 β-글루코시다아제 Bgls6 단백질의 아미노산 서열이다: 밑줄이 그어진 붉은색 부분은 그람 음성/양성 미생물에서 유래하는 신호 펩타이드 서열로, 본 발명에 따른 Bgls6 아미노산 서열은 이를 제외한 나머지 부분이다.
도 2은 신규 β-글루코시다아제 Bgls6의 도메인 보존 도메인 분석 결과이다.
도 3는 신규 β-글루코시다아제 Bgls6의 계통분석도이다.
도 4는 신규 β-글루코시다아제 Bgls6의 대장균 이종 대량발현 결과이다: 1은 유도(Induction) 전의 대장균 조단백질, 2는 Bgls6를 대량발현한 대장균 조단백질, 3은 수용성 단백질, 4는 정제된 Bgls6.
도 5은 신규 β-글루코시다아제 Bgls6의 생화학적 특성을 분석한 그래프이다: A는 Bgls6의 최적 활성 온도, B는 Bgls6의 열안정성, C는 Bgls6의 최적 활성 pH, D는 Bgls6의 pH 안정성을 보여준다.
도 6은 화학물 첨가제들에 대한 Bgls6의 활성 안정성을 분석한 그래프이다: A는 금속이온에 대한 Bgls6의 활성 안정성, B는 계면활성제에 대한 Bgls6의 활성 안정성, C는 다양한 단백질 환원제 및 변성제에 대한 Bgls6의 활성 안정성을 보여준다.
도 7은 유기용매 농도 변화에 따른 Bgls6의 활성 안정성을 분석한 그래프이다: A는 10%와 20% 농도의 유기용매에서의 Bgls6의 활성 안정성 비교, B는 10% 농도의 다양한 유기용매에서의 시간경과에 따른 Bgls6의 활성 안정성을 보여준다.
1 is the amino acid sequence of the novel? -Glucosidase Bgls6 protein: the underlined red portion is a signal peptide sequence derived from a gram negative / positive microorganism, and the Bgls6 amino acid sequence according to the present invention is the remaining portion.
2 shows the result of analysis of the domain conservation domain of the novel? -Glucosidase Bgls6.
3 is a phylogenetic diagram of the novel? -Glucosidase Bgls6.
Fig. 4 shows the results of the large-scale expression of the novel 棺 -glucosidase Bgls6: E. coli crude protein before induction; 2, E. coli crude protein expressing large quantities of Bgls6; 3 water-soluble protein;
Fig. 5 is a graph showing the biochemical characteristics of the novel? -Glucosidase Bgls6: A is the optimum activity temperature of Bgls6, B is the thermal stability of Bgls6, C is the optimum activity pH of Bgls6, D is the pH stability of Bgls6 Show.
Figure 6 is a graph of the activity stability of Bgls6 on chemical additives: A is the activity stability of Bgls6 on metal ions, B is the activity stability of Bgls6 on surfactants, C is on various protein reducing and denaturing agents Bgls6. ≪ / RTI >
FIG. 7 is a graph showing the activity stability of Bgls6 according to changes in organic solvent concentration: A is a comparison of the activity stability of Bgls6 in organic solvents at 10% and 20% concentration, B is time at various organic solvents at 10% Showing the activity stability of Bgls6 with the passage of time.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

<실시예><Examples>

실시예Example 1.  One. 동애등에Dong Ae 유충 장내 미생물  Larva intestinal microorganism 메타게놈Meta genome 유전자은행 구축 Construction of gene bank

동애등에 유충을 핀으로 고정하여 전체 장을 핀셋으로 적출하여 멸균된 해부칼로 몸통에서 분리하였다. 분리한 장 조직은 이를 용기에 모은 뒤, 박테리아 DNA 분리 키트(MoBio Laboratories, USA)를 사용하여 장내 미생물 전체 메타게놈을 분리하였다. 분리된 유충 메타게놈은 DNA에 섞어있는 장내 불순물을 제거하기 위하여 전기영동용 로딩 완충용액(60% 글리세롤, 0.025% 브로모페놀 블루, 0.025% 자일렌 시아놀)을 넣어 혼합하고 0.8% 저융점 아가로스 젤(0.5×TBE: 45 mM 트리스 베이스, 45 mM 붕산, 1 mM EDTA)에 DNA 시료를 넣은 후, 펄스필드 젤 전기영동(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)의 CHEF III 시스템(BioRad, USA)을 이용하여 6 V/cm로 14시간 동안 전기영동 하였다. 35kb이상의 DNA를 포함하는 아가로스 블록만을 자른 다음 아가로스 분해 효소를 넣어 1시간 동안 반응시킨 후 70℃에서 10분간 아가로스 분해 효소를 비활성화시켰으며, 이 반응액에 2.5배의 에탄올을 첨가하여 원심분리한 후 침전된 DNA 펠렛을 적당한 농도로 TE 완충용액에 용해하여 메타게놈 유전자은행를 만드는 데에 사용하였다.The larvae were fixed with a pin on the dorsal tail, and the whole field was removed with tweezers and separated from the body by a sterilized anatomical knife. The isolated intestinal tissues were collected in a container, and then the entire metachronous intestinal microorganism was isolated using a bacterial DNA isolation kit (MoBio Laboratories, USA). The separated larval metagenomes were prepared by adding loading buffer (60% glycerol, 0.025% bromophenol blue, 0.025% xylenesianol) for electrophoresis in order to remove intestinal impurities mixed with DNA, and mixing 0.8% DNA samples were loaded into a liposome (0.5 × TBE: 45 mM Tris base, 45 mM boric acid, 1 mM EDTA), and the CHEF III system (BioRad, USA) of Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE) And electrophoresed at 6 V / cm for 14 hours. Agarose block containing DNA of 35 kb or more was cut, agarose degrading enzyme was added, and reaction was carried out for 1 hour, and agarose degrading enzyme was inactivated at 70 ° C for 10 minutes. 2.5 times of ethanol was added to the reaction solution, After separation, the precipitated DNA pellet was dissolved in TE buffer to an appropriate concentration and used to make a metagenome gene bank.

포스미드(Fosmid) 라이브러리 제작은 정제한 DNA 25μl(5μg)에 5 유닛(Unit) T4 폴리머레이즈와 2 유닛의 T4 폴리뉴클레오타이드 인산화효소 그리고 6 유닛의 클레나우 절편(Klenow fragment)(Takara Co., Japan)를 가한 후 반응액량을 50μl로 조절하고 37℃에서 30분간 반응시켜 DNA의 말단을 평활화하여 제작하였다. 반응이 끝난 후 동량의 페놀/클로로포름/이소아밀알코올(25:24:1, v/v/v)을 첨가하여 섞은 다음 10분간 원심분리하고 상등액을 모아서 동량의 클로로포름/이소아밀알코올(24:1, v/v)을 첨가하여 혼합한 후에 12,000rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액만을 취하고 2.5배의 100% 에탄올을 넣어 1시간 동안 상온에서 방치한 다음 원심분리하여 상등액은 버리고 70% 에탄올로 DNA를 세척하여 DNA를 준비하였다. EpiFOS5 포스미드 벡터(Epicentre, USA)에 말단-수리한(end-repaired) 동애등에 유충 메타게놈 DNA를 첨가하여 16℃에서 16시간 동안 라이게이션(ligation) 반응시켰다. 인비트로 패키징(In vitro packaging)을 위해 16℃에서 16시간 동안 라이게이션 반응한 시료들을 70℃에서 10분간 열처리하여 연결효소(ligase)를 불활성화시켰다. 라이게이션한 반응액 7.5μl에 맥스 람다 패키징 키트(MAX lambda packaging extracts kit)(Epicentre, USA)의 농축액 25μl를 공기방울이 생기지 않게 조심스레 섞어 준 다음 30℃에서 90분간 반응시켰다. 여기에 다시 파지 농축액 25μl를 넣어 파이펫을 사용해 공기방울이 생기지 않게 조심스레 섞어 준 다음 30℃에서 1시간 30분간 반응시켜 인비트로 패키징을 수행하였다. SM 완충용액을 1ml 첨가하여 위아래로 잘 섞어 준 다음 여기에 25μl의 클로로롬을 넣어 다시 패키징되지 않은 물질들을 불활성화시켰다. 원심분리를 조심스럽게 하여 정치한 다음 4℃에 보관하였고, 상등액을 대장균 Epi100균에 감염시켜 총 92,000여 개별 형질전환된 균주로 구성된 메타게놈 유전자은행을 완성하였다.The Fosmid library was prepared by adding 5 units of T4 polymerase, 2 units of T4 polynucleotide phosphorylase and 6 units of Klenow fragment (Takara Co., Japan ) Was added, and the amount of the reaction solution was adjusted to 50 μl, followed by reaction at 37 ° C for 30 minutes to make the DNA ends smoothed. After the reaction was completed, the same amount of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1, v / v / v) was added and the mixture was centrifuged for 10 minutes. The supernatant was collected and washed with an equal volume of chloroform / isoamyl alcohol , v / v) were added and mixed. Then, the mixture was centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was taken. 2.5 times 100% ethanol was added and incubated at room temperature for 1 hour. The supernatant was discarded and DNA was extracted with 70% DNA was prepared by washing. The larvae metagenomic DNA was added to the EpiFOS5 phosphide vector (Epicenter, USA) for end-repaired homozygous and the ligation reaction was carried out at 16 ° C for 16 hours. Samples ligation-treated at 16 ° C for 16 hours for in vitro packaging were heat-treated at 70 ° C for 10 minutes to inactivate the ligase. Twenty-five microliters of the MAX lambda packaging extract kit (Epicenter, USA) was carefully mixed with 7.5 μl of the ligation reaction solution so as to avoid air bubbles, followed by reaction at 30 ° C for 90 minutes. Again, 25 μl of the phage concentrate was added, carefully mixed with a pipette to prevent air bubbles, and then incubated at 30 ° C for 1 hour and 30 minutes for in vitro packaging. 1 ml of SM buffer solution was added and mixed well. Subsequently, 25 μl of chloroform was added to inactivate the unpackaged materials. The supernatant was infected with Escherichia coli Epi100, and a metagenomic gene bank composed of 92,000 individually transformed strains was completed.

실시예Example 2. 글리코시드 분해 활성 유전자 스크리닝 2. Glycosidase-degrading active gene screening

글루코스 배지에서 분해 활성을 나타내는 메타게놈 클론을 검정하기 위하여 0.1% 염화나트륨, 0.1% 박토-트립톤, 0.05% 박토-이스트 익스트렉트가 함유된 기초배지에 1% 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC, Sigma Co. USA)와 항생제 클로람페니콜(20μg/ml)을 첨가한 평판배지에 레플리카 핀(replica pin)을 이용하여 각 개별 메타게놈 균주를 접종 후 28℃에서 5일간 배양하였다. 배양이 종료된 평판배지를 콩코레드(Congo Red) 염색시약을 이용하여 상온에서 5분간 충분히 염색한 뒤, 멸균수로 세척하여 균체 주위에 환이 형성되는 것의 유무로 글루코스 다당체 분해 효소 생산능력을 검정하였다. 이후 메타게놈 클론의 오염이나 대장균 숙주에 의한 위양성(false-positive)을 확인하기 위하여, 일차 스크리닝을 통하여 선발된 메타게놈에서 분리한 포스미드를 대장균 숙주 DH5β 균주에 다시 형질전환시켜 동일한 스크리닝을 통하여 반복적으로 노란색의 환이 형성되는 것을 확인하였으며, 분리한 포스미드를 하이드로셰어(HydroShear)(DigiLab, USA)를 사용하여 평균 4kb 단편으로 절단하고 전체 절편을 실시예 1에서 표기한 바와 같이 DNA 말단을 평활화하여 pUC118/EcoRV/CIP 처리한 벡터에 클로닝하여 대장균 DH5α에 전기천공(electroporation)하여 샷-건 서브클론 라이브러리(shot-gun subclone library)를 제작하였다. 이를 사용하여 앞의 셀룰로오스 배지에 반복적으로 도말하며 글루코스 다당체 분해 능력을 보이는 클론을 최종적으로 양성균으로 선발하였다.In order to test the metagenomic clones showing degrading activity in glucose medium, 1% carboxymethylcellulose (CMC, Sigma Co.) was added to a basal medium containing 0.1% sodium chloride, 0.1% bacto-tryptone and 0.05% bacto-yeast extract. USA) and each antibiotic chloramphenicol (20 μg / ml) were inoculated with replica pins in a plate medium and incubated at 28 ° C. for 5 days. The culture medium was completely dyed at room temperature for 5 minutes using Congo Red dyeing reagent, and then washed with sterilized water to determine the ability to produce glucose polysaccharide degrading enzymes with or without a ring around the cells . In order to confirm the contamination of the meta-genomic clone or the false-positive result of Escherichia coli host, the fosmid isolated from the metagenome selected through the primary screening was transformed into the E. coli host DH5 [beta] strain and repeatedly subjected to the same screening , And the separated phosmid was cut into an average 4-kb fragment using HydroShear (DigiLab, USA), and the whole fragment was further purified by smoothing the DNA end as indicated in Example 1 The vector was cloned into the pUC118 / EcoRV / CIP-treated vector and electroporation was carried out on E. coli DH5α to prepare a shot-gun subclone library. A clone showing repeated degradation of glucose polysaccharide was repeatedly selected as a positive strain in the above cellulose culture medium.

실시예Example 3.  3. Bgls6Bgls6 유전자 분석 Gene analysis

실시예 2에서 선발된 글루코스 분해 활성을 나타낸 클론으로부터 전체 2,232bp의 염기 서열을 확보하였다. 이를 도 1과 같이 아미노산 서열로 해독한 뒤 그 가운데 그람 음성/양성 미생물에서 유래한 신호 펩타이드 서열이 N-말단 26개 아미노산에 존재하는 것을 확인하였다(붉은색). 이 부위를 제거한 2,154bp 염기 서열에 해당하는 717개 아미노산 서열이 β-글루코시다아제 효소 기능을 가진 것으로 추정하고, 해당 717개 아미노산을 Bgls6(β-글루코시다아제 6, β-glucosidase 6)로 명명하였다. Bgls6에서 유래한 단백질의 크기는 80.5kDa이며 pI는 5.04로 추정되었다.A total nucleotide sequence of 2,232 bp was obtained from the clone showing the activity of degrading the glucose selected in Example 2. As shown in FIG. 1, the peptide was decoded into an amino acid sequence, and a signal peptide sequence derived from the Gram-negative / positive microorganism was found to exist in the N-terminal 26 amino acids (red color). It is assumed that 717 amino acid sequences corresponding to the 2,154 bp nucleotide sequence from which this region is deleted have a β-glucosidase enzyme function, and the corresponding 717 amino acids are named Bgls6 (β-glucosidase 6, β-glucosidase 6) Respectively. The size of the protein derived from Bgls6 was estimated to be 80.5 kDa and the pI to be 5.04.

실시예Example 4.  4. Bgls6Bgls6 유전자의 보존 도메인 분석 Analysis of conserved domains of genes

Bgls6의 아미노산 염기 서열을 사용하여 도 2과 같이 보존 도메인(conserved domain) 분석을 한 결과, CAZy데이터베이스(http://www.cazy.org/fam/acc_GH.html)에서 분류되어 있는 글리코실 하이드로레이즈(glycosyl hydrolase, GH) 패밀리들 중 GH3에 속한다는 것을 확인하였다. Bgls6 염기 서열을 대상으로 GenBank에 알려진 아미노산 서열과의 상동성 비교를 BalstX 알고리즘을 통하여 수행하였다. 가장 높은 상동성은 Bacteroides sp. HPS0048에서 유래한 β-글루코시다아제로, 81%의 동일성을 보였다.As a result of conserved domain analysis using the amino acid sequence of Bgls6 as shown in Fig. 2, the glycosyl hydrolase classified in the CAZy database (http://www.cazy.org/fam/acc_GH.html) (GH) among the glycosyl hydrolase (GH) families. A homology comparison of the Bgls6 base sequence with the amino acid sequence known in GenBank was performed through the BalstX algorithm. The highest homologues are Bacteroides sp. It was 81% identical to? -Glucosidase derived from HPS0048.

실시예Example 5.  5. Bgls6Bgls6 유전자의 계통분석 Systematic analysis of genes

실시예 4에서 확인된 아미노산 서열을 Mega5 프로그램(www.megasoftware.net)을 사용하여 도 3와 같이 계통 분석한 결과, Bacteroides sp. HPS0048 균주와 진화적으로 유사하지만, 아직까지 알려진 바 없는 신규성을 가진 β-글루코시다아제 효소임을 확인하였다. BlastP 검색에서는 유의성을 보인 글루코시다아제 유전자와 GenBank 번호를 확인하였다. 가지에 있는 숫자는 부트스트랩 분석치(1,000 resampling)이다.The amino acid sequence identified in Example 4 was analyzed by the Mega5 program (www.megasoftware.net) as shown in FIG. 3, and as a result, Bacteroides sp. Glucosidase enzyme which is evolutionarily similar to that of HPS0048 but has a novelty that has not yet been known. In the BlastP search, the glucosidase gene and the GenBank number showing significance were confirmed. The number on the branch is the bootstrap analysis (1,000 resampling).

실시예Example 6.  6. Bgls6Bgls6 유전자의 대장균 이종 대량발현  E. coli heterogeneous expression of genes

Bgls6 단백질을 대장균에서 대량발현하기 위하여, 해당 유전자의 개방형 해독틀(open reading frame, ORF)를 pET21a에 클로닝하고 대장균 BL21(DE3) 균주에 도입한 후, IPTG 0.5mM로 20℃에서 20시간 동안 유도(induction) 하였다. 발현된 단백질을 분리정제하기 위하여 Bgls6 유전자로 형질 전환된 대장균의 50mL 배양액을 원심분리를 통해 세포만을 수득하였고, 이를 10ml 용해 완충용액(50mM K2HPO4(pH7.0), 300mM 염화나트륨)에 재현탁한 후 초음파 파쇄기를 이용하여 세포를 파쇄하였다. 파쇄한 세포를 15,000rpm에서 15분간 원심 분리한 뒤 상층액을 수득하여, 셀룰라아제 분리에 필요한 조효소액으로 이용하였다. 상기의 방법으로 확보한 조효소액에서 Bgls6 단백질은 아미노산 C-말단에 임의로 붙여준 6XHis-Tag을 사용하여 TALON 금속 친화력 레진(BD Bioscience Clontech)과 섞어 주어 컬럼에 결합하였다. 조효소의 레진에 결합 후, 10 볼륨의 세척 완충용액(50mM K2HPO4(pH7.0), 300mM 염화나트륨, 10mM 이미다졸)로 씻어 준 다음 Bgls6 단백질을 5 볼륨의 용출 완충용액(50mM K2HPO4(pH7.0), 300mM 염화나트륨, 150mM 이미다졸)을 사용하여 통상의 알려진 방법으로 순수 분리하였다. 단백질의 농축과 이미다졸 투석은 분자량 10kDa 이상을 농축할 수 있는 YM10 막(Amicon Ultra, Millipore Co.)을 이용한 한회여과를 통하여 농축하였다. 최종 정제된 단백질은 SDS-PAGE 전기영동하였으며, 82kDa의 Bgls6 단백질이 대량발현된 것을 확인하였다(도 4).An open reading frame (ORF) of the gene was cloned into pET21a and introduced into Escherichia coli BL21 (DE3) strain, followed by induction with IPTG 0.5 mM at 20 DEG C for 20 hours in order to express Bgls6 protein in E. coli in a large amount. (induction). In order to isolate and purify the expressed protein, only 50 ml of a culture solution of Escherichia coli transformed with Bgls6 gene was obtained by centrifugation and re-expressed in 10 ml of lysis buffer (50 mM K 2 HPO 4 (pH 7.0), 300 mM sodium chloride) After thawing, the cells were disrupted using an ultrasonic disintegrator. The disrupted cells were centrifuged at 15,000 rpm for 15 minutes, and then the supernatant was obtained and used as the crude enzyme solution necessary for the cellulase separation. In the obtained crude enzyme solution, Bgls6 protein was bound to a column by mixing with a TALON metal affinity resin (BD Bioscience Clontech) using 6XHis-Tag optionally attached at the C-terminal of the amino acid. After binding to the coenzyme resin, the cells were washed with 10 volumes of wash buffer (50 mM K 2 HPO 4 (pH 7.0), 300 mM sodium chloride, 10 mM imidazole) and then the Bgls 6 protein was eluted with 5 volumes of elution buffer (50 mM K 2 HPO 4 (pH 7.0), 300 mM sodium chloride, 150 mM imidazole). Protein concentration and imidazole dialysis were concentrated by one-time filtration through a YM10 membrane (Amicon Ultra, Millipore Co.) capable of concentrating above a molecular weight of 10 kDa. The final purified protein was subjected to SDS-PAGE electrophoresis, and a large amount of 82 kDa Bgls6 protein was expressed (FIG. 4).

실시예Example 7.  7. Bgls6Bgls6 의 생화학적 특성 분석Biochemical characterization of

Bgls6 단백질의 최적 활성을 나타내는 온도를 확인하기 위해, 정제된 Bgls6 단백질 0.3μg을 인산칼륨(potassium phosphate) 완충액(50mM K2HPO4, pH7.0, 200μl)하에서 10분간 1mM p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside)와 반응하여 p-니트로페놀 생성량을 분광 광도계로 405nm에서 측정하였다. 그 결과, Bgls6는 15∼40℃에서 효소활성을 보이면서 35℃에서 최고의 활성을 나타내었다.(도 5A). 0.3 μg of purified Bgls6 protein was incubated with 1 mM p -nitrophenyl-β-D-glucopyranoside for 10 minutes in potassium phosphate buffer (50 mM K 2 HPO 4 , pH 7.0, 200 μl) -D- glucopyranoside (p -Nitrophenyl-β-D- glucopyranoside) reacting with p - nitro phenol amount was measured with a spectrophotometer at 405nm. As a result, Bgls6 showed the highest activity at 35 DEG C with enzyme activity at 15 to 40 DEG C (FIG. 5A).

또한, Bgls6의 열안정성(thermostability)을 확인하기 위해, 상기 각각 서로 다른 온도에서 총 2시간 동안 방치하면서 일정한 간격으로 상기 표준 어세이(assay) 반응 (인산 칼륨(potassium phosphate)완충액(50mM K2HPO4, pH7.0, 200μl))하에서 정제된 Bgls6 단백질 0.3μg을 1mM p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside)와 35℃, 10min. 동안 반응) 방식에 따라 분해 산물의 양을 측정하였다. Bgls6 단백질은 적정 온도인 35℃에서도 2시간 동안 90% 이상의 안정된 효소 활성을 유지하였다 (도 5B). Further, in order to confirm the thermostability of Bgls6, the above standard assay reaction (potassium phosphate buffer (50 mM K 2 HPO the Bgls6 0.3μg protein purified under 4, pH7.0, 200μl)) 1mM p - nitrophenyl -β-D- glucopyranoside (p -Nitrophenyl-β-D- glucopyranoside) and 35 ℃, 10min. The amount of decomposition products was determined according to the method. The Bgls6 protein retained more than 90% of stable enzyme activity for 2 hours at the optimal temperature of 35 DEG C (FIG. 5B).

Bgls6 최적 활성 pH를 확인하기 위해, 각각 아세트산나트륨(sodium acetate) (pH4.0∼6.5), 인산칼륨(potassium phosphate) (pH6.5∼7.5), HEPES (pH7.5∼8.5), CHES (pH8.5∼10.0) 완충액을 이용하여 p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside)의 분해 활성을 35℃에서 10분 동안 측정하였다. 그 결과, Bgls6 단백질은 pH6.0∼9.0의 범위에서 효소 활성을 보이면서, pH7.0에서 최적의 활성을 나타내었다 (도 5C). Bgls6 In order to confirm the optimum pH of the activity, sodium acetate (pH 4.0-6.5), potassium phosphate (pH 6.5-7.5), HEPES (pH 7.5-8.5), CHES 0.5 to 10.0) using a buffer p - decomposing activity nitrophenyl -β-D- glucopyranoside (p -Nitrophenyl-β-D- glucopyranoside) was measured at 35 ℃ for 10 minutes. As a result, the Bgls6 protein exhibited an enzyme activity in the range of pH 6.0 to 9.0, and showed optimal activity at pH 7.0 (FIG. 5C).

Bgls6의 pH 안정성을 확인하기 위해, 각각 서로 다른 pH 하에서 Bgls6 단백질을 4℃에서 15시간 동안 방치한 뒤, 상기 표준 어세이 반응 방법에 따라 분해 산물의 양을 측정하였다. Bgls6 단백질은 pH5.0∼10.0의 다양한 pH 범위에서 85% 이상의 효소 활성을 보여주었다 (도 5D).In order to confirm the pH stability of Bgls6, the Bgls6 protein was allowed to stand at 4 DEG C for 15 hours under different pH, and the amount of the degradation product was measured according to the above standard assay reaction method. The Bgls6 protein showed over 85% enzyme activity over various pH ranges of pH 5.0-10.0 (FIG. 5D).

실시예Example 8.  8. 화학물Chemicals 첨가제들에 대한  For additives Bgls6Bgls6 의 활성 안정성 분석Activity stability analysis

화학물 첨가제들에 대한 Bgls6 단백질의 효소 활성을 분석하기 위하여, 먼저 억제제(Inhibitor)가 없는 정제된 Bgls6 단백질(0.15μg/μl, 최종 10μg)를 30℃에서 30분 동안 전배양(pre-incubation) 한 뒤, 2μl(최종 0.3μg)을 분주하여 상기 표준 어세이 하에서 반응해서 p-니트로페놀 생성량을 분광광도계로 405nm에서 측정하였다. 이 값을 표준반응 100%로 하였다.In order to analyze the enzymatic activity of the Bgls6 protein on the chemical additives, first purified Bgls6 protein (0.15 mu g / mu l, final 10 mu g) without inhibitor was pre-incubated at 30 DEG C for 30 minutes, Then, 2 μl (final 0.3 μg) was dispensed and reacted under the above standard assay to measure the amount of p -nitrophenol produced by a spectrophotometer at 405 nm. This value was set as the standard reaction 100%.

금속이온에 대한 효소의 활성 안정성을 확인하기 위하여, 각각의 금속이온(1mM)에 0.15μg/μl의 Bgls6를 넣고 30℃에서 30분 동안 전배양(pre-incubation) 하였다. 여기에서 2μl (최종 0.3μg)을 분주하여 1mM의 p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside)을 기질로 상기 표준반응 후, 생성된 p-니트로페놀양을 서로 비교하였다. 그 결과, β-글루코시다아제 Bgls6는 EDTA에 의해 효소의 활성이 영향을 받지 않으므로 비금속효소(non-metalloenzyme)인 것으로 추정되었고, Cd2+/Hg2+에 의해 크게 저해 받는 것으로 나타났다 (도 6A).To confirm the stability of the enzyme activity against metal ions, 0.15 μg / μl of Bgls6 was added to each metal ion (1 mM) and preincubated at 30 ° C. for 30 minutes. After the standard reaction in the substrate nitrophenyl -β-D- glucopyranoside (p -Nitrophenyl-β-D- glucopyranoside), the resulting p - - Here 2μl (final 0.3μg) of the frequency divider by p 1mM nitro The amounts of phenol were compared with each other. As a result, β-glucosidase Bgls6 was presumed to be a non-metalloenzyme because the activity of the enzyme was not affected by EDTA and was greatly inhibited by Cd 2+ / Hg 2+ (FIG. 6A ).

계면활성제에 대한 효소의 활성 안정성을 확인하기 위하여, 각 1%([v/w] 또는 [v/v]) 농도 하에서 Bgls6 단백질을 30℃에서 30분간 전배양 한 후, 표준 어세이 반응 방법에 따라 생성된 상대적인 p-니트로페놀 양을 비교하였다. 그 결과, Bgls6 단백질은 비이온성 계면활성제(1%)에 매우 높은 효소의 활성 안정성을 보였고, 이온성 계면활성제인 SDS(음이온성)과 CTAB(양이온성)에서는 15% 이하의 잔류 활성이 있었다 (도 6B).Bgls6 protein was pre-cultured at 30 캜 for 30 minutes under 1% ([v / w] or [v / v]) concentration to confirm the activity stability of the enzyme against the surfactant. The relative amounts of p - nitrophenol produced were compared. As a result, the Bgls6 protein showed very high enzyme activity stability in the nonionic surfactant (1%) and less than 15% residual activity in the ionic surfactants SDS (anionic) and CTAB (cationic) 6B).

다양한 단백질 환원제/변성제들에 대한 효소의 활성 안정성을 확인하기 위하여, 각각의 화학첨가제들에 Bgls6 단백질을 첨가하고 30℃에서 30분간 전배양 한 후, 표준 어세이 반응 방응에 따라 생성된 상대적인 p-니트로페놀 양을 서로 비교하였다. 그 결과, Bgls6 단백질은 단백질 환원제 및 변성제에서 최소한 70% 이상의 활성 안정성을 나타내었다 (도 6C).Bgls6 protein was added to each chemical additive and incubated for 30 min at 30 ° C in order to confirm the enzyme activity stability against various protein reducing agents / modifiers. The relative p - The amounts of nitrophenol were compared with each other. As a result, the Bgls6 protein showed an activity stability of at least 70% or more in the protein reducing agent and the denaturant (Fig. 6C).

실시예Example 9. 고농도 유기용매 농도 변화에 따른  9. Concentration of organic solvent Bgls6Bgls6 의 효소 활성 안정성 분석Enzyme activity stability analysis

유기용매 농도에 따른 Bgls6 단백질의 효소 활성 안정성을 확인하기 위하여, 다양한 종류의 유기용매가 각각 10%([v/w] 또는 [v/v]) 또는 20%([v/w] 또는 [v/v])의 농도로 포함된 인산칼륨(potassium phosphate) 완충용액(50mM K2HPO4(pH7), 200μl)에 정제된 Bgls6 단백질 0.15μg/μl을 첨가 후, 30℃에서 30분간 전배양하였다. 이후, 2μl (최종 0.3μg) 시료를 분주하여, 1mM의 p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드를 기질로 표준 어세이 반응 후, 생성된 p-니트로페놀의 상대적인 양을 분광광도계로 405nm에서 측정하여 비교하였다. 그 결과, Bgls6 단백질은 10% 농도의 수용성 유기용매 대부분에서 95% 이상의 높은 효소 활성 안정성을 나타내었고, 20% 농도의 수용성 유기용매에서도 85% 이상의 높은 효소 활성 안정성을 유지하였다 (도 7A). (V / w) or 20% (v / w) or [v / v], respectively, / v]) concentration was incubated with potassium (potassium phosphate) buffer solution (50mM K 2 HPO 4 (pH7 ), 200μl) and then the protein Bgls6 0.15μg / μl purified in addition, from 30 30 bungan former comprising of . Subsequently, 2 μl (final 0.3 μg) sample was dispensed, and after the standard assay reaction with 1 mM p -nitrophenyl-β-D-glucopyranoside substrate, the relative amount of p -nitrophenol produced was measured with a spectrophotometer 405 nm and compared. As a result, the Bgls6 protein showed 95% or higher enzyme activity stability in most of the water-soluble organic solvent having a concentration of 10%, and a high enzyme activity stability of 85% or more even in the water-soluble organic solvent having the concentration of 20% (FIG. 7A).

또한, 10% 농도의 다양한 유기 용매가 포함된 인산칼륨 완충액(50mM, pH7.0, 200μl)하에서, 정제된 Bgls6 단백질(0.15μg/μl)을 넣고 30℃에서 총 24 시간 동안 전배양(pre-incubation)하면서 일정한 시간 간격으로 2μl (최종 0.3μg) 시료를 분주하여 1mM의 p-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside)을 기질로 상기 표준반응 후, 생성된 p-니트로페놀 양을 서로 비교하였다. 그 결과, 10% 농도의 수용성 유기 용매의 경우, 24 시간에 이르기까지 75%이상의 효소 활성을 보전하였다 (도 7B).The purified Bgls6 protein (0.15 μg / μl) was added to a potassium phosphate buffer (50 mM, pH 7.0, 200 μl) containing various organic solvents at a concentration of 10% and pre- incubation) at regular time intervals, 2μl (final 0.3μg) of the sample by the dispensing 1mM p - nitrophenyl -β-D- glucopyranoside (p -Nitrophenyl-β-D- glucopyranoside) after a reaction with the standard substrate , And the amount of p - nitrophenol produced were compared with each other. As a result, in the case of the water-soluble organic solvent at the concentration of 10%, the activity of the enzyme was maintained at 75% or more for 24 hours (FIG. 7B).

실시예Example 10.  10. Bgls6Bgls6 의 기질 특이성 분석Of substrate specificity

Figure 112015096137545-pat00001
Figure 112015096137545-pat00001

표 1에서는 표준 어세이 반응 방법(50mM 인칼륨 완충용액(pH7, 200μl)에 정제된 Bgls6 단백질 0.3μg을 첨가 후, 40℃에서 10분 동안 반응)에 따라 Bgls6 단백질의 기질 특이성을 확인하였다(ND, 검출되지 않음).In Table 1, the substrate specificity of the Bgls6 protein was determined according to the standard assay reaction method (0.3 μg of purified Bgls6 protein was added to 50 mM potassium buffer (pH 7, 200 μl), followed by reaction at 40 ° C. for 10 minutes) , Not detected).

p-니트로페닐 그룹이 치환된 당유도체의 경우, 표준 어세이 반응 방법 조건 하에서 정제된 Bgls6 단백질 0.3μg과 1mM의 서로 다른 p-니트로페닐 계열 기질을 반응시킨 후, 생성된 p-니트로페놀 양을 분광광도계로 405nm에서 측정하였다. In the case of the p - nitrophenyl group - substituted sugar derivative, 0.3 μg of purified Bgls6 protein was reacted with 1 mM different p - nitrophenyl - based substrate under standard assay reaction conditions, and the amount of p - And measured with a spectrophotometer at 405 nm.

올리고당의 경우, 표준 어세이 반응 방법 조건 하에서 정제된 Bgls6 0.3μg과 1mM의 여러 올리고당 기질을 반응시킨 후, 생성된 글루코스의 양을 글루코스 어세이 키트(GO assay kit, Sigma, USA)를 사용하여 540nm에서 측정하였다. Specific activity가 낮게 나타난 수크로오스(Sucrose), 락토오스(Lactose), 멜리오바이오스(Meliobiose), 말토오스(Maltose)의 경우, Bgls6 효소 5μg을 사용하였다. 효소 활성 1 단위(Unit, U)는 1분간 1μmol의 생산물(o/p-니트로페놀, 글루코스)을 만드는데 필요한 효소의 양으로 정의하였다.In the case of oligosaccharides, 0.3 μg of purified Bgls6 and several oligosaccharide substrates of 1 mM were reacted under standard assay reaction conditions, and the amount of glucose produced was measured using a glucose assay kit (Sigma, USA) at 540 nm Respectively. In the case of sucrose, lactose, meliobiose and maltose, which showed a low specific activity, 5 μg of Bgls 6 enzyme was used. One unit of enzyme activity (Unit, U) was defined as the amount of enzyme required to produce 1 μmol of product (o / p - nitrophenol, glucose) for 1 minute.

그 결과, Bgls6은 천연 글루코시드인 셀로바이오스(cellobiose), 셀로트리오스(cellotriose), 셀로테트라오스(cellotetraose), 셀로펜토오스(cellopentaose)에서 특히 높은 활성을 보이고 수크로오스(Sucrose), 락토오스(Lactose), 말토오스(Maltose)에는 낮은 활성을 보인다. 이는 β-1,4-글리코시딕 결합가진 글루코오스 다당체를 특이적으로 분해한다는 것을 보여준다. Bgls6은 단지 글루코시드 결합에만 작용하는 기질특이성을 가지고 천연-글리코시드나 천연 아릴-글리코시드 화합물에도 우수한 활성을 보여 산업적 응용의 가치가 매우 기대된다고 할 수 있다(표 1).As a result, Bgls6 exhibited particularly high activity in the natural glucosides cellobiose, cellotriose, cellotetraose and cellopentaose, and showed high activity in the case of sucrose, lactose, , And maltose (Maltose). This shows that it specifically degrades the glucose polysaccharide having a? -1,4-glycosidic bond. Bgls6 has substrate specificity that acts only on glucosidic bonds and shows excellent activity in natural-glycoside or natural aryl-glycoside compounds, which is highly expected of industrial application (Table 1).

농업유전자자원센터Agriculture Gene Resource Center KACC95130PKACC95130P 2015041020150410

<110> Republic of Korea <120> A nobel beta-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in the aqueous organic solvents and the recombinant beta-glucosidase from transformed strain using thereof <130> P15R12D0318 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 717 <212> PRT <213> amino acids of Bgls6 protein <400> 1 Gln Thr Asp Lys Ala Asp Tyr Arg Phe Gln Val Asp Ser Ile Leu Asn 1 5 10 15 Met Met Thr Leu Glu Glu Lys Val Gly Gln Met Ile Gln Tyr Ser Asp 20 25 30 Asp Arg Leu Gln Thr Gly Pro Ser Ile Gln Asn Thr Asp Gln Phe Glu 35 40 45 Glu Ile Lys Lys Gly Arg Val Gly Ser Met Phe Asn Val Met Ser Val 50 55 60 Glu Arg Ile Arg Gly Tyr Gln Asp Ile Ala Met Gln Ser Arg Leu Lys 65 70 75 80 Ile Pro Leu Leu Phe Gly Leu Asp Val Val His Gly Met Arg Thr Thr 85 90 95 Phe Pro Ile Pro Leu Ala Glu Ala Ala Ser Phe Asp Leu Ser Leu Met 100 105 110 Glu Glu Thr Ala Arg Val Ala Ala Asp Glu Thr Ser Ala Tyr Gly Ile 115 120 125 His Trp Thr Phe Ala Pro Met Val Asp Ile Ser Arg Asp Ala Arg Trp 130 135 140 Gly Arg Val Met Glu Gly Ala Gly Glu Asp Pro Trp Leu Gly Ser Arg 145 150 155 160 Ile Ala Ile Ala Arg Ile Lys Gly Phe Gln Gly Glu Asn Tyr Asp Asp 165 170 175 Ala Lys Arg Val Met Ala Cys Ala Lys His Phe Ala Ala Tyr Gly Ala 180 185 190 Ala Val Ala Gly Lys Asp Tyr Ala Glu Ala Asp Ile Ser Glu Thr Thr 195 200 205 Leu His Gln Ile Tyr Leu Pro Pro Phe Lys Ala Ala Val Asp Ala Asn 210 215 220 Val Ala Thr Met Met Asn Gly Phe Asn Glu Ile Asn Gly Ile Pro Ala 225 230 235 240 Asn Ala His Lys Glu Leu Gln Arg Asp Ile Leu Lys Gly Glu Trp Gly 245 250 255 Phe Glu Gly Phe Met Val Ser Asp Trp Gly Ser Ile Gly Glu Ile Ala 260 265 270 Thr His Gly Met Ala Lys Asp Asn Lys Glu Ala Thr Met Leu Ala Val 275 280 285 Leu Ala Gly Cys Asp Met Asp Met His Ser Met Ser Tyr Lys Arg Asn 290 295 300 Leu Val Asp Leu Val Asp Glu Gly Gln Val Asp Ile Gln Tyr Ile Asn 305 310 315 320 Asp Ala Ile Arg Arg Ile Leu Thr Lys Lys Phe Glu Leu Gly Leu Phe 325 330 335 Glu Asp Pro Tyr Arg Tyr Cys Tyr Arg Glu Lys Asp Leu Ser Asn Pro 340 345 350 Ser Ile Ile Glu Glu His Arg His Thr Ala Arg Leu Met Gly Ala Lys 355 360 365 Ser Ile Val Leu Leu Lys Asn Glu Asp Val Leu Pro Ile Ser Pro Asp 370 375 380 Ile Lys Lys Ile Ala Leu Val Gly Pro Leu Asn Lys Ser Lys Met Asp 385 390 395 400 Met Leu Gly Asn Trp Asn Ala Ala Gly Glu Glu Lys Asp Val Ile Ser 405 410 415 Val Tyr Glu Gly Leu Cys Thr Ala Met Pro Asp Ala Glu Ile Thr Tyr 420 425 430 Ile Glu Gly Tyr Asp Leu Glu Thr Asn Thr Leu Asn Pro Leu Pro Asn 435 440 445 Met Thr His Phe Asp Met Ile Ile Val Ser Val Gly Glu Arg Ala Leu 450 455 460 Asp Ser Gly Glu Ala Lys Ser Lys Val Asp Ile Asn Val His Val Asn 465 470 475 480 Gln Gln Ala Leu Ile Arg Ser Leu Lys Glu Glu Thr Asn Lys Pro Val 485 490 495 Val Met Leu Leu Met Gly Gly Arg Pro Leu Ile Phe Ser Glu Ala Thr 500 505 510 Pro Phe Ala Asp Ala Ile Val Met Thr Trp Trp Leu Gly Thr Glu Ala 515 520 525 Gly Asn Ser Ile Ala Asp Val Leu Thr Gly Gln Tyr Asn Pro Ser Gly 530 535 540 Lys Leu Pro Val Thr Phe Pro Arg His Val Gly Gln Cys Pro Ile Tyr 545 550 555 560 Tyr Asn His Lys Asn Thr Gly Arg Pro Trp Arg Pro Asn Glu Lys Tyr 565 570 575 Val Ser Gly Tyr Val Asp Glu Thr Ile Leu Pro Ala Tyr Pro Phe Gly 580 585 590 Phe Gly Leu Ser Tyr Thr Gln Phe Glu Ile Gly Lys Pro Glu Leu Asp 595 600 605 Arg Asn Ser Tyr Ala Val Asp Asp Ser Val Asn Val Lys Val Arg Val 610 615 620 Lys Asn Ile Gly Glu Arg Thr Gly Ile Glu Thr Val Gln Trp Tyr Leu 625 630 635 640 Arg Asp Ile Val Ser Ser Ile Thr Arg Pro Val Ile Glu Leu Cys Gly 645 650 655 Val Gln Gln Ile Glu Leu Lys Pro Gly Glu Glu Arg Trp Leu Glu Phe 660 665 670 Thr Leu Ser Ser Glu Ser Leu Gly Phe Tyr Asp Lys Ser Glu Phe Lys 675 680 685 Ile Glu Pro Gly Glu Phe Lys Ile Phe Ala Gly Asn Ser Ala Gln His 690 695 700 Leu Gln Glu Gln Ser Phe Tyr Leu Asn Ser Gly Gln Asn 705 710 715 <210> 2 <211> 2154 <212> DNA <213> DNA of Bgls6 gene <400> 2 caaacagata aggcagatta cagatttcag gttgattcaa tactgaatat gatgacattg 60 gaagagaagg tagggcagat gatccagtat tctgacgata ggttacaaac gggtccttcg 120 attcaaaata cagatcaatt tgaggaaata aaaaaaggaa gagtagggtc aatgtttaat 180 gttatgtctg ttgagcgtat aagaggttat caggacatag cgatgcaaag caggttaaaa 240 attcctctgt tatttggtct cgatgtagtt cacgggatga ggaccacttt ccccatccca 300 ttggcagaag cggcaagttt cgatttgtcg ctgatggaag aaacagcgag ggttgccgca 360 gacgaaacat ctgcctatgg cattcactgg acattcgcgc caatggtcga tatttcgagg 420 gatgcccgtt ggggaagagt gatggaagga gccggcgaag atccatggct ggggagccgg 480 atagctattg caaggataaa aggctttcag ggtgaaaact acgatgatgc aaaaagagta 540 atggcatgtg cgaaacattt tgctgcgtat ggagccgctg ttgccgggaa agattatgca 600 gaagcagata tctcggaaac gacgctacat cagatttatc ttcctccttt taaagctgcc 660 gttgatgcaa atgtggctac gatgatgaat ggttttaacg aaattaatgg aatcccggcc 720 aatgcacata aagaattaca aagagatata ctcaaaggag aatggggctt tgagggtttt 780 atggtcagcg attggggttc tatcggagaa atagccaccc atggaatggc caaagacaat 840 aaggaggcga cgatgcttgc cgtgcttgcc ggttgcgata tggatatgca ttcgatgtct 900 tacaaaagga atttggttga tcttgtcgat gaaggacaag tggatatcca atacatcaat 960 gacgccataa gacgtattct tacaaaaaaa tttgaattgg gattatttga ggatccatac 1020 cgttattgct atcgggaaaa ggacctgagt aatccttcaa taatagagga acatcgccat 1080 acagcccgtt tgatgggagc aaaatctatc gtattgttga aaaatgagga tgtactacct 1140 ataagcccgg atattaaaaa gattgctttg gttggtcctt tgaataaatc aaaaatggat 1200 atgttaggaa attggaatgc tgccggagaa gaaaaagatg ttatttcggt ctatgagggg 1260 ctgtgtacgg caatgccgga tgcagaaatt acttacattg aagggtacga tttggagaca 1320 aatactctga atcctcttcc caatatgaca cattttgaca tgattattgt atcggttgga 1380 gaaagggctt tagactcggg cgaagccaaa tcgaaagttg atataaatgt tcatgttaac 1440 cagcaggcat tgatcaggag tctcaaggag gaaacgaata aaccggttgt aatgcttcta 1500 atgggaggaa ggcctctcat cttttcagaa gccacccctt tcgctgatgc aattgttatg 1560 acctggtggt taggtacaga agccggaaat tccatagcag atgttttgac ggggcaatat 1620 aatccttcag gaaaattacc ggtcacattt ccccgccatg tggggcaatg ccccatttat 1680 tataatcata aaaatacggg aagaccttgg aggccaaatg aaaaatatgt gtccggatat 1740 gttgatgaga caattttgcc ggcttatccc tttggttttg gattgagtta tactcaattt 1800 gaaataggga aacctgaatt ggaccggaat agttatgctg tggacgattc tgtaaatgtg 1860 aaggtgaggg tgaagaatat tggagaaagg acagggatag aaactgttca atggtattta 1920 cgggatattg tcagttctat tacgcgtcct gtaattgaat tgtgtggagt acagcaaata 1980 gaattaaaac cgggggaaga gcggtggctt gaatttacat tatcctctga atcattgggc 2040 ttttatgaca aaagtgaatt caaaattgag cccggtgagt ttaaaatctt tgcaggaaat 2100 agtgctcagc atttacaaga acaatctttt tatttgaatt cggggcaaaa ctga 2154 <110> Republic of Korea <120> A nobel beta-glucosidase gene Bgls6 with persistent activity in          the aqueous organic solvents and the recombinant beta-glucosidase          from transformed strain using it <130> P15R12D0318 <160> 2 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 717 <212> PRT &Lt; 213 > amino acids of Bgls6 protein <400> 1 Gln Thr Asp Lys Ala Asp Tyr Arg Phe Gln Val Asp Ser Ile Leu Asn   1 5 10 15 Met Met Thr Leu Glu Glu Lys Val Gly Gln Met Ile Gln Tyr Ser Asp              20 25 30 Asp Arg Leu Gln Thr Gly Pro Ser Ile Gln Asn Thr Asp Gln Phe Glu          35 40 45 Glu Ile Lys Lys Gly Arg Val Gly Ser Met Phe Asn Val Met Ser Val      50 55 60 Glu Arg Ile Arg Gly Tyr Gln Asp Ile Ala Met Gln Ser Arg Leu Lys  65 70 75 80 Ile Pro Leu Leu Phe Gly Leu Asp Val Val His Gly Met Arg Thr Thr                  85 90 95 Phe Pro Ile Pro Leu Ala Glu Ala Ala Ser Phe Asp Leu Ser Leu Met             100 105 110 Glu Glu Thr Ala Arg Val Ala Ala Asp Glu Thr Ser Ala Tyr Gly Ile         115 120 125 His Trp Thr Phe Ala Pro Met Val Asp Ile Ser Arg Asp Ala Arg Trp     130 135 140 Gly Arg Val Met Glu Gly Ala Gly Glu Asp Pro Trp Leu Gly Ser Arg 145 150 155 160 Ile Ala Ile Ala Arg Ile Lys Gly Phe Gln Gly Glu Asn Tyr Asp Asp                 165 170 175 Ala Lys Arg Val Ala Cys Ala Lys His Phe Ala Ala Tyr Gly Ala             180 185 190 Ala Val Ala Gly Lys Asp Tyr Ala Glu Ala Asp Ile Ser Glu Thr Thr         195 200 205 Leu His Gln Ile Tyr Leu Pro Pro Phe Lys Ala Ala Val Asp Ala Asn     210 215 220 Val Ala Thr Met Met Asn Gly Phe Asn Glu Ile Asn Gly Ile Pro Ala 225 230 235 240 Asn Ala His Lys Glu Leu Gln Arg Asp Ile Leu Lys Gly Glu Trp Gly                 245 250 255 Phe Glu Gly Phe Met Val Ser Asp Trp Gly Ser Ile Gly Glu Ile Ala             260 265 270 Thr His Gly Met Ala Lys Asp Asn Lys Glu Ala Thr Met Leu Ala Val         275 280 285 Leu Ala Gly Cys Asp Met Asp Met His Ser Met Ser Tyr Lys Arg Asn     290 295 300 Leu Val Asp Leu Val Asp Glu Gly Gln Val Asp Ile Gln Tyr Ile Asn 305 310 315 320 Asp Ala Ile Arg Arg Ile Leu Thr Lys Lys Phe Glu Leu Gly Leu Phe                 325 330 335 Glu Asp Pro Tyr Arg Tyr Cys Tyr Arg Glu Lys Asp Leu Ser Asn Pro             340 345 350 Ser Ile Ile Glu Glu His Arg His Thr Ala Arg Leu Met Gly Ala Lys         355 360 365 Ser Ile Val Leu Leu Lys Asn Glu Asp Val Leu Pro Ile Ser Pro Asp     370 375 380 Ile Lys Lys Ile Ala Leu Val Gly Pro Leu Asn Lys Ser Lys Met Asp 385 390 395 400 Met Leu Gly Asn Trp Asn Ala Ala Gly Glu Glu Lys Asp Val Ile Ser                 405 410 415 Val Tyr Glu Gly Leu Cys Thr Ala Met Pro Asp Ala Glu Ile Thr Tyr             420 425 430 Ile Glu Gly Tyr Asp Leu Glu Thr Asn Thr Leu Asn Pro Leu Pro Asn         435 440 445 Met Thr His Phe Asp Met Ile Ile Val Ser Val Gly Glu Arg Ala Leu     450 455 460 Asp Ser Gly Glu Ala Lys Ser Lys Val Asp Ile Asn Val His Val Asn 465 470 475 480 Gln Gln Ala Leu Ile Arg Ser Leu Lys Glu Glu Thr Asn Lys Pro Val                 485 490 495 Val Met Leu Leu Met Gly Gly Arg Pro Leu Ile Phe Ser Glu Ala Thr             500 505 510 Pro Phe Ala Asp Ala Ile Val Met Thr Trp Trp Leu Gly Thr Glu Ala         515 520 525 Gly Asn Ser Ile Asp Val Leu Thr Gly Gln Tyr Asn Pro Ser Gly     530 535 540 Lys Leu Pro Val Thr Phe Pro Arg His Val Gly Gln Cys Pro Ile Tyr 545 550 555 560 Tyr Asn His Lys Asn Thr Gly Arg Pro Trp Arg Pro Asn Glu Lys Tyr                 565 570 575 Val Ser Gly Tyr Val Asp Glu Thr Ile Leu Pro Ala Tyr Pro Phe Gly             580 585 590 Phe Gly Leu Ser Tyr Thr Gln Phe Glu Ile Gly Lys Pro Glu Leu Asp         595 600 605 Arg Asn Ser Tyr Ala Val Asp Asp Ser Val Asn Val Lys Val Arg Val     610 615 620 Lys Asn Ile Gly Glu Arg Thr Gly Ile Glu Thr Val Gln Trp Tyr Leu 625 630 635 640 Arg Asp Ile Val Ser Ser Ile Thr Arg Pro Val Ile Glu Leu Cys Gly                 645 650 655 Val Gln Gln Ile Glu Leu Lys Pro Gly Glu Glu Arg Trp Leu Glu Phe             660 665 670 Thr Leu Ser Ser Glu Ser Leu Gly Phe Tyr Asp Lys Ser Glu Phe Lys         675 680 685 Ile Glu Pro Gly Glu Phe Lys Ile Phe Ala Gly Asn Ser Ala Gln His     690 695 700 Leu Gln Glu Gln Ser Phe Tyr Leu Asn Ser Gly Gln Asn 705 710 715 <210> 2 <211> 2154 <212> DNA <213> DNA of Bgls6 gene <400> 2 caaacagata aggcagatta cagatttcag gttgattcaa tactgaatat gatgacattg 60 gaagagaagg tagggcagat gatccagtat tctgacgata ggttacaaac gggtccttcg 120 attcaaaata cagatcaatt tgaggaaata aaaaaaggaa gagtagggtc aatgtttaat 180 gttatgtctg ttgagcgtat aagaggttat caggacatag cgatgcaaag caggttaaaa 240 attcctctgt tatttggtct cgatgtagtt cacgggatga ggaccacttt ccccatccca 300 ttggcagaag cggcaagttt cgatttgtcg ctgatggaag aaacagcgag ggttgccgca 360 gacgaaacat ctgcctatgg cattcactgg acattcgcgc caatggtcga tatttcgagg 420 gatgcccgtt ggggaagagt gatggaagga gccggcgaag atccatggct ggggagccgg 480 atagctattg caaggataaa aggctttcag ggtgaaaact acgatgatgc aaaaagagta 540 atggcatgtg cgaaacattt tgctgcgtat ggagccgctg ttgccgggaa agattatgca 600 gaagcagata tctcggaaac gacgctacat cagatttatc ttcctccttt taaagctgcc 660 gttgatgcaa atgtggctac gatgatgaat ggttttaacg aaattaatgg aatcccggcc 720 aatgcacata aagaattaca aagagatata ctcaaaggag aatggggctt tgagggtttt 780 atggtcagcg attggggttc tatcggagaa atagccaccc atggaatggc caaagacaat 840 ggttgcgata tacaaaagga atttggttga tcttgtcgat gaaggacaag tggatatcca atacatcaat 960 gacgccataa gacgtattct tacaaaaaaa tttgaattgg gattatttga ggatccatac 1020 cgttattgct atcgggaaaa ggacctgagt aatccttcaa taatagagga acatcgccat 1080 acagcccgtt tgatgggagc aaaatctatc gtattgttga aaaatgagga tgtactacct 1140 ataagcccgg atattaaaaa gattgctttg gttggtcctt tgaataaatc aaaaatggat 1200 atgttaggaa attggaatgc tgccggagaa gaaaaagatg ttatttcggt ctatgagggg 1260 ctgtgtacgg caatgccgga tgcagaaatt acttacattg aagggtacga tttggagaca 1320 aatactctga atcctcttcc caatatgaca cattttgaca tgattattgt atcggttgga 1380 gaaagggctt tagactcggg cgaagccaaa tcgaaagttg atataaatgt tcatgttaac 1440 cagcaggcat tgatcaggag tctcaaggag gaaacgaata aaccggttgt aatgcttcta 1500 atgggaggaa ggcctctcat cttttcagaa gccacccctt tcgctgatgc aattgttatg 1560 acctggtggt taggtacaga agccggaaat tccatagcag atgttttgac ggggcaatat 1620 aatccttcag gaaaattacc ggtcacattt ccccgccatg tggggcaatg ccccatttat 1680 tataatcata aaaatacggg aagaccttgg aggccaaatg aaaaatatgt gtccggatat 1740 gttgatgaga caattttgcc ggcttatccc tttggttttg gattgagtta tactcaattt 1800 gaaataggga aacctgaatt ggaccggaat agttatgctg tggacgattc tgtaaatgtg 1860 aaggtgaggg tgaagaatat tggagaaagg acagggatag aaactgttca atggtattta 1920 cgggatattg tcagttctat tacgcgtcct gtaattgaat tgtgtggagt acagcaaata 1980 gaattaaaac cgggggaaga gcggtggctt gaatttacat tatcctctga atcattgggc 2040 ttttatgaca aaagtgaatt caaaattgag cccggtgagt ttaaaatctt tgcaggaaat 2100 agtgctcagc atttacaaga acaatctttt tatttgaatt cggggcaaaa ctga 2154

Claims (14)

동애등에 장내 미생물 유래의 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 단백질로,
상기 단백질은 수용성 유기용매에서 안정된 활성을 나타내고 글루코스 분해 활성을 가진 exo-β-글루코시다아제인 것을 특징으로 하는 단백질.
A protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 derived from intestinal microorganism,
Wherein the protein is exo-β-glucosidase having a stable activity in a water-soluble organic solvent and having a glucose-degrading activity.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 수용성 유기용매의 농도는 10 내지 20중량% 또는 10 내지 20부피%이고, 상기 수용성 유기용매는 DMSO(dimethyl sulfoxide, 다이메틸설폭사이드), DMF(Dimethylformamide, 다이메틸포름아마이드), 메탄올, 아세토니트릴, 에탄올, 아세톤 및 2-프로판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 단백질.The method according to claim 1, wherein the concentration of the water soluble organic solvent is 10 to 20% by weight or 10 to 20% by volume, and the water soluble organic solvent is selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (DMF), dimethylformamide ), Methanol, acetonitrile, ethanol, acetone, and 2-propane. 제 1항에 있어서, 상기 exo-β-글루코시다아제는 pH5.0 내지 pH10.0에서 안정된 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질.The protein according to claim 1, wherein the exo -? - glucosidase exhibits stable activity at pH 5.0 to pH 10.0. 제 1항에 있어서, 상기 exo-β-글루코시다아제는 단백질 변성제 또는 비이온성계면활성제에서 안정된 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질.The protein according to claim 1, wherein the exo -? - glucosidase exhibits stable activity in a protein denaturant or a nonionic surfactant. 제 1항의 단백질을 코딩하는 유전자.A gene encoding the protein of claim 1. 삭제delete 제 7항에 있어서, 상기 유전자는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자.8. The gene according to claim 7, wherein the gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. 제 7항의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.A recombinant vector comprising the gene of claim 7. 제 10항의 재조합 벡터로 형질전환된 형질전환체.A transformant transformed with the recombinant vector of claim 10. 제 11항에 있어서, 상기 형질전환체는 형질전환 되는 숙주세포를 대장균으로 하는 것을 특징으로 하는 형질전환체. 12. The transformant according to claim 11, wherein the transformant is transformed into E. coli. 제 11항에 있어서, 상기 형질전환체는 KACC 95130P 균주인 것을 특징으로 하는 형질전환체.12. The transformant according to claim 11, wherein the transformant is KACC 95130P strain. (a) 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 형질전환체를 배양하는 단계;
(b) 상기 배양된 형질전환체로부터 재조합 exo-β-글루코시다아제 단백질을 발현시키는 단계; 및
(c) 상기 발현된 재조합 exo-β-글루코시다아제 단백질을 회수하는 단계;
를 포함하는 재조합 exo-β-글루코시다아제 단백질의 제조방법.


(a) culturing the transformant according to any one of claims 11 to 13;
(b) expressing the recombinant exo-β-glucosidase protein from the cultured transformant; And
(c) recovering the expressed recombinant exo -? - glucosidase protein;
&Lt; / RTI &gt; wherein the recombinant exo-beta-glucosidase is a recombinant exo-beta-glucosidase.


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