KR20010109632A - Enantioselective lipase and burkholderia cocovenenans sy-01 strain producing the same - Google Patents
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Abstract
본발명은 신균주 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01과 이로부터 생산되는 입체선택적 기질특이성을 갖는 리파제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항진균제의 원료로 사용되는 이트라코나졸의 중간체로서 라세믹 혼합물인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트의 에스테르결합을 입체선택적으로 분해할 수 있는 리파제에 관한 것이다.The present invention relates to a new strain Burkholderia Cocovenenans SY-01 and a lipase having stereoselective substrate specificity produced therefrom, and more particularly, racemic as an intermediate of itraconazole used as a raw material of an antifungal agent. A lipase capable of stereoselectively decomposing an ester bond of cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate as a mixture. .
Description
본 발명은 입체선택적 기질특이성을 갖는 리파제를 생산하는 벌콜데리아 코코베네난스와 상기 균주가 생산하는 리파제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항진균제의 원료로 사용되는 이트라코나졸의 중간체로서 라세믹 혼합물인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 입체 선택적으로 가수분해하는 신규한 리파제에 관한 것이다.The present invention relates to Vulcolderia cocovenenance producing lipase having stereoselective substrate specificity and lipase produced by the strain, more specifically cis- which is a racemic mixture as an intermediate of itraconazole used as a raw material of an antifungal agent. A novel lipase that steric-selectively hydrolyzes 2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate.
정밀 유기화합물의 선택적 유기합성법중 화학적 방법을 이용한 것은 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있고 국내에서도 많은 연구가 진행되어 국내외의 기술격차를 좁혀가고 있다. 한편 선택적 유기합성법의 한 분야로 생체촉매를 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있는데 이러한 연구는 주로 선진국에서 진행되고 있고 국내연구는 미미한 상태이다. 이러한 생체촉매중 히드롤라제(Hydrolase)에 대해서 생화학적 연구가 많이 진행되었고 히드롤라제의 반응특이성을 이용하여 정밀화합물을 제조하는 연구가 지속적으로 보고되고 있다.In the selective organic synthesis of fine organic compounds, the chemical method has been used in many countries all over the world, and many studies have been conducted in Korea to narrow the technology gap at home and abroad. On the other hand, researches using biocatalysts are being actively conducted as a field of selective organic synthesis. Such studies are mainly conducted in advanced countries, and domestic research is insignificant. Many biochemical studies have been conducted on hydrolase in these biocatalysts, and studies on preparing precise compounds using the reaction specificity of hydrolase have been reported.
특히, 히드롤라제중에서 리파제는 생화학적으로 많이 연구되었고 넓은 스펙트럼의 반응특이성을 가지고 있기에 대표적으로 많이 사용되고 있다. 지금까지 알려진 리파제의 종류는 70여종에 이르고, 이들의 반응특이성은 각각에 따라 조금씩 다르게 나타나므로, 적절한 리파제를 선택하여 필요한 기질에 적용할 수 있다면 순수한 이성체를 얻을 수 있다(Jackson,M.A. et al., 1995., Enz. Microb. Technol. 17:175-179.).In particular, lipase among hydrolases has been studied biochemically and is widely used because it has a wide spectrum of reaction specificity. There are about 70 types of lipases known so far, and their reaction specificities vary slightly depending on each other. Therefore, pure isomers can be obtained if appropriate lipases can be selected and applied to the required substrate (Jackson, MA et al. , 1995., Enz. Microb. Technol. 17: 175-179.
일반적으로, 라세믹 의약품에 비해 단일이성질체 의약품은 생체내 약리활성을 증가시키고 라세믹화합물의 생체내에서 부작용을 감소시키는 효과가 있다. 특히 항균제 또는 소염제등으로 사용되는 이트라코나졸(Itraconazole)은 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-13-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 중간체로 사용하여 화학적으로 제조되나 이 중간체가 라세믹형태로 제조되므로 이후의 단계가 복잡하고 또한 최종적으로 얻어지는 산물이 라세믹형태로 제공되므로 여러 가지 부작용의 우려 및 생물학적 활성이 낮은 등의 문제가 있을 수 있어 단일 이성질체 형태로 제공하려는 시도가 있었다. 그러나 화학적으로 합성된 경우에는 라세믹형태의 분리에 별도의 추가비용이 발생하는 등 상용화에는 여러 가지 어려운 점이 많다. 따라서, 중간체를 단일의 이성질체로 분리하여 이후의 반응을 수행함으로써 제조공정의 간편화, 제조원가의 감소, 생물학적 활성의 증가 및 부작용의 최소화를 도모할 수 있을 것이다.In general, compared with racemic drugs, monoisomer drugs have the effect of increasing pharmacological activity in vivo and reducing side effects of racemic compounds in vivo. In particular, itraconazole, which is used as an antibacterial or anti-inflammatory agent, is chemically prepared by using cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -13-dioxolane-4-methyl acetate as an intermediate. However, since the intermediate is manufactured in a racemic form, the subsequent steps are complicated and the final product is provided in a racemic form, which may cause problems such as concern about various side effects and low biological activity. There was an attempt to provide. However, when chemically synthesized, there are many difficulties in commercialization, such as an additional cost for separation of racemic forms. Therefore, by separating the intermediate into a single isomer and carrying out the subsequent reaction, it will be possible to simplify the manufacturing process, reduce manufacturing costs, increase biological activity and minimize side effects.
이트라코나졸(intraconazole)은 잘 알려진 항진균제(antifungal agent)로서 시스 형태의 이성질체를 상업적으로 이용할 수 있으나, 라세믹 혼합물 형태로 판매되고 있다. 그러나 이러한 라세믹 형태의 이트라코나졸은 간에 독성이 있고, 부정맥, 메스꺼움, 구토, 과민증, 두드러기, 복통, 두통, 현기증 등의 부작용을 유발할 수 있으므로 현재 화학적 합성기법을 사용하여 광학적으로 순수한 이성질체를 제조하려는 연구가 시도되고 있는 실정이지만 생체촉매를 이용하는 방법은 전무한 실정이다(미국특허 제 5,952,502호 및 미국특허 제 5,474,997호)이다.Itraconazole is a well known antifungal agent that is commercially available in the form of cis isomers, but is sold in the form of racemic mixtures. However, this racemic form of itraconazole is toxic to the liver and can cause side effects such as arrhythmia, nausea, vomiting, hypersensitivity, urticaria, abdominal pain, headache, and dizziness. Has been attempted, but there are no methods using a biocatalyst (US Pat. Nos. 5,952,502 and 5,474,997).
본발명은 화학적 유기합성법이 갖는 상기 문제점을 해결하고자, 기질에 대한 입체선택적 특이성을 갖는 리파제를 생산하는 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01를 제공하는 것이다.The present invention provides Burkholderia Cocovenenans SY-01, which produces a lipase having stereoselective specificity for a substrate, to solve the above problems with chemical organic synthesis.
또한, 본발명의 목적은 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 기질에 대한 입체선택적 특이성을 갖는 리파제를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a lipase having stereoselective specificity for substrates produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01.
본발명의 또다른 목적은 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01가 생산하는 리파제를 이용하여 소염진통제 및 항진균제등으로 사용되는 이트라코나졸의 중간체인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트의 라세믹 혼합물로부터 단일 이성질체로 분리하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is cis-2- (bromomethyl) -2, an intermediate of itraconazole, which is used as an anti-inflammatory and antifungal agent using lipase produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01. To provide a single isomer separation from a racemic mixture of-(2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate.
도1a 및 1b는 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 입체선택적 리파제에 의해 가수분해되기 전과 후의 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트와 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 알콜을 분석한 결과이다.1A and 1B show cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl before and after hydrolysis by stereoselective lipases produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01 Analyze) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate and cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxoran-4-methyl alcohol One result.
도2는 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 입체선택적 리파제를 사용하여 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 가수분해 시켰을 때, 시간별로 기질의 두 개 이성질체의 감소 비율과 두가지 이성질체에 대한 생성물의 증가비율을 나타낸 것이다.FIG. 2 shows cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3- using stereoselective lipases produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01 When dioxolane-4-methyl acetate was hydrolyzed, it showed the decrease rate of two isomers of the substrate and the increase ratio of the product to the two isomers over time.
도3은 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01의 배양과정에서 균의 증식과 리파제 효소의 생성 관계를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the relationship between the growth of bacteria and the production of lipase enzyme in the culture process of Burkholderia Cocovenenans SY-01.
도4는 조효소액으로부터 Sephadex G-100을 사용하여 정제한 결과 리파제 효소활성 피크와 단백질 피크가 일치하는 결과를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the result of coincidence of lipase enzyme activity peak and protein peak as a result of purification using Sephadex G-100 from the crude enzyme solution.
도5는 정제한 리파제 효소액을 SDS-PAGE 전기영동한 결과와 분자량측정 결과를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the result of SDS-PAGE electrophoresis and molecular weight measurement of the purified lipase enzyme solution.
도6은 본 발명의 리파제의 활성과 안전성에 미치는 pH의 영향을 나타낸 것이다.Figure 6 shows the effect of pH on the activity and safety of the lipase of the present invention.
도7는 본 발명의 리파제의 활성과 안전성에 미치는 온도의 영향을 나타낸 것이다.Figure 7 shows the effect of temperature on the activity and safety of the lipase of the present invention.
본 발명은 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01균주와 이 균주가 생산하는 입체선택적 기질특이성을 갖는 리파제를 제공한다. 더욱자세하게는, 상기 균주가 생산하는 리파제를 이용하여 다양한 기질의 라세믹 혼합물로부터 단일이성체만을 선택적으로 분리하는데 이용될 수 있다.The present invention provides Burkholderia Cocovenenans SY-01 strain and lipase having stereoselective substrate specificity produced by the strain. More specifically, the lipase produced by the strain can be used to selectively separate only isomers from racemic mixtures of various substrates.
구체적으로, 본 발명은 이트라코나졸의 중간체인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트의 라세믹 혼합물에서 단일 이성체만을 선택적으로 분리하는데 이용할수 있고, 이 단일 이성질체를 중간체로 사용하는 단일 입체이성질체 의약품을 합성하는데도 이용할 수 있다. 이트라코나졸(intraconazole)은 잘 알려진 항진균제(antifungal agent)로서 시스 형태의 이성질체를 상업적으로 이용할 수 있고, 라세믹 혼합물 형태로 판매되고 있으나, 이러한 라세믹 형태의 이트라코나졸은 간에 독성이 있고, 부정맥, 메스꺼움, 구토, 과민증, 두드러기, 복통, 두통, 현기증 등의 부작용을 유발할 수 있는 문제점이 있다. 그러므로, 중간체인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 라세믹 혼합물로부터 단일 이성질체로 분리하여 단일 이성질체로 이트라코나졸을 생산하기 위한 단일중간체로서 제공될 수 있다.Specifically, the present invention relates to a single isomer in a racemic mixture of cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate, an intermediate of itraconazole. It can be used to selectively separate only bays, and also to synthesize a single stereoisomer drug using this single isomer as an intermediate. Itraconazole is a well-known antifungal agent that is commercially available in the form of cis isomers and is marketed in racemic mixtures. There are problems that can cause side effects such as irritability, hives, abdominal pain, headache, dizziness. Therefore, the intermediate cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate is separated from the racemic mixture into a single isomer to form a single isomer. It can serve as a single intermediate for producing itraconazole.
시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트의 화학식은 다음과 같다.The chemical formula of cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate is as follows.
본 발명자들은 라세믹 혼합물을 단일이성질체로 분리하기 위한 리파제 생산균주를 얻기 위해서 전국각지의 토양, 폐수, 하천슬러지 샘플로부터 라세믹 기질, 예컨대 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트에 높은 입체선택성을 나타내는 리파제 생산 미생물을 탐색하기위해, 공단주변의 하천 슬러지에서 상기 기질에 활성이 높고 입체선택성이 우수한 리파제 효소를 생산하는 균주를 다음절차에 의해 분리해 내었다. 즉, 트윈 80을 함유한 분리용 배지에서 콜로니 주위에 불투명한 할로(halo)를 형성하는 균주를 순수분리하였다. 여기에서 할로를 형성하는 콜로니는 트윈 80에 함유된 에스테르(ester) 결합을 분해하는 미생물이므로 리파제 또는 에스테라제를 생산하는 미생물로 판단할 수 있다. 이렇게 분리된 각각의 균주를 올리브유와 로다민 B (rhodamine B)를 함유하는 배지에 접종하여 배양 후 자외선에 조사하였을 때 콜로니 주위에 오렌지색 형광을 나타내는 균주를 순수 분리하였다. 로다민 B 함유배지에서 오렌지색 형광을 나타내려면 배지에 함유되어있는 올리브유의 에스테르 결합을 분해하여 생성된 글리세롤(glycerol)과 지방산(fatty acid)과 로다민 B가 복합체를 형성하여야 하므로 여기에서 분리된 콜로니는 리파제 생산미생물로 판단할 수 있다.In order to obtain lipase producing strains for separating racemic mixtures into homoisomers, the inventors have conducted racemic substrates, such as cis-2- (bromomethyl) -2- (2, In order to search for lipase-producing microorganisms showing high stereoselectivity to 4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate, lipase enzymes having high activity and high stereoselectivity to the substrate in stream sludge around the satin The strain producing was isolated by the following procedure. That is, strains forming an opaque halo around colonies were purified in a separation medium containing Tween 80. Here, the colonies forming the halo are microorganisms that break down ester bonds contained in the Tween 80 and thus can be judged as microorganisms producing lipase or esterase. Each strain thus isolated was inoculated in a medium containing olive oil and rhodamine B, and when cultured, irradiated with UV light, strains showing orange fluorescence around the colonies were purely separated. In order to fluoresce orange in Rhodamine B-containing medium, glycerol, fatty acid and rhodamine B produced by decomposing the ester bond of olive oil contained in the medium must form a complex, so the colonies isolated here May be considered a lipase-producing microorganism.
올리브유함유 액체 배지에 상기 분리된 각각의 균주를 배양후 원심분리하여 상등액을 회수하여 조효소액을 분리하고, 이를 올리브 유(olive oil)를 50% 포함한 유화액을 기질로 하여 40℃에서 3시간 반응시킨 후 효소반응에 의해 생성되는 지방산을 0.05M NaOH용액으로 적정하여 효소활성을 측정함으로써 효소 반응이 수행된 것으로 확인된 균주를 최종적으로 분리하여 총 200개의 리파제 생산균주를 확보하였다. (Hou,C.T. et al., 1992., JAOCS. 69(11): 1088-1097.: Watanabe, N. et al., 1977., Agric. Biol. Chem. 41(8): 1353-1358).After culturing each of the isolated strains in an olive-containing liquid medium, the supernatant was recovered by centrifugation, and the crude enzyme solution was separated, which was reacted for 3 hours at 40 ° C using an emulsion containing 50% olive oil as a substrate. After the titration of the fatty acid produced by the enzymatic reaction with 0.05M NaOH solution to measure the enzyme activity was finally isolated strain was confirmed that the enzyme reaction was carried out to secure a total of 200 lipase production strains. (Hou, C. T. et al., 1992., JAOCS. 69 (11): 1088-1097 .: Watanabe, N. et al., 1977., Agric. Biol. Chem. 41 (8): 1353-1358).
리파제 생산균주로 확인된 200종 중에서 입체선택성이 우수한 리파제 생산균주를 선별하기 위하여, 상기에서 분리한 200종의 리파제 생산 미생물중 1차로 60종을 배양하여 각각의 배양액에서 분리된 조효소액와 트리즈마(TRIZMA) 완충용액에 노르말 헥산에 녹인 라세믹 기질(10g/l 농도)을 100㎕ 투입하여 효소반응을 수행하여 노르말 헥산층만을 회수하여 HPLC분석기를 이용하여 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸아세테이트의 입체선택적 가수분해능을 확인하였다.In order to screen lipase producing strains having excellent stereoselectivity among 200 species identified as lipase producing strains, 60 kinds of the lipase producing microorganisms isolated above were first cultured, and the crude enzyme solution and trisma isolated from each culture medium ( TRIZMA) 100 μl of a racemic substrate (10 g / l concentration) dissolved in normal hexane was added to the buffer solution to carry out the enzymatic reaction to recover only the normal hexane layer, and then to obtain cis-2- (bromomethyl) -2 using an HPLC analyzer. Stereoselective hydrolysis of-(2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methylacetate was confirmed.
이와 같이 분리된 60종의 균주가 생산하는 리파제의 상기 라세믹 기질에 대한 입체선택적 가수분해능 측정을 통하여 입체선택성을 나타내는 균주 4종이 분리되었으며, 이중에서 가장 높은 입체선택성을 나타내는 미생물을 선택하여 그 특성을 조사하였다. 최종 분리된 균은 그램음성균이고, 현미경하에서 원형(coccus)모양을 가진 미생물이며, 옥시다제 활성 시험결과 양성반응을 나타내어 본균주는 호기성 미생물임을 알 수 있었다. 대사지문법(Biolog)을 사용하여 동정하기 위해서, Biolog사 의 95가지 탄소원을 입힌 그램 음성용 96웰 마이크로 플레이트 (상표명 : GN2 Microplate)를 사용하였다. 대사지문법은 96웰 마이크로 플레이트에 함유된 탄소원을 접종된 세포가 호흡하므로서 산화시키고, 웰에 함유된 테트라졸리움(tetrazolium)염료는 환원이 되면서 보라색을 형성하는 원리를 이용한 방법이다. 상기 96웰 마이크로 플레이트에 미리 배양한 분리균 현탁액을 접종하여배양시켜 분리균의 95가지 탄소원에 대한 기질이용능과 산화능을 측정한 결과를 바이오로그(Biolog)회사의 동정용 프로그램(상표명 : Biolog MicroLog3 4.01A)에 입력하여 동정해 본 결과 본 발명의 미생물은 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans)로 동정되었다. 이를 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01로 명명하였다. 표 1은 96웰 마이크로 플레이트(GN2 Microplate)의 95가지 탄소원 조성을 나타내면, 표 2는 상기 마이크로 플레이트에서 본발명의 분리균주에 대한 대사지문법의 동정결과를 나타낸다.Four strains showing stereoselectivity were isolated through stereoselective hydrolysis of the racemic substrate of the lipase produced by the 60 isolates thus separated, and among them, microorganisms showing the highest stereoselectivity were selected and characterized. Was investigated. The isolated bacteria were Gram-negative bacteria, microorganisms with a coccus shape under the microscope, and the oxidase activity test showed a positive reaction, indicating that the strain was an aerobic microorganism. To identify using Biolog, Biolog's 95-well negative gram negative 96-well microplate (trade name: GN2 Microplate) was used. Metabolic fingerprinting is a method using the principle that the inoculated cells oxidize the carbon source contained in the 96-well microplate, and the tetrazolium dye contained in the well is purple while reducing. Inoculating and inoculating the 96 well micro plate incubated with the isolated bacterial suspension, the results of measuring substrate utilization and oxidation ability for 95 carbon sources of the isolated bacteria were identified by the Biolog company's identification program (trade name: Biolog MicroLog3). 4.01A) was identified as a microorganism of the present invention Burkholderia Cocovenenans (Burkholderia Cocovenenans). It was named Burkholderia Cocovenenans SY-01. Table 1 shows the 95 carbon source compositions of the 96-well microplate (GN2 Microplate), Table 2 shows the results of identification of metabolic fingerprinting method for the isolated strain of the present invention in the microplate.
상기 표 1 및 2의 결과로부터, 본발명의 분리된 미생물은 트윈 40(Tween 40), 트윈 80(Tween80), 메틸피루베이트(methyl pyruvate), 모노메틸숙시네이트(mono-methyl succinate), 아세트산, 시스-숙신산(cis-succinic acid), 포름산(formic acid), α-케토부틸산, α-케토 글루타르산, 프로피온산,숙신산, 브로모숙신산, 알라닌아미드(alanineamide), L-알라닌(L-alanine), L-아스파라긴(L-asparagine), L-글루탐산(L-glutamic acid), L-히스티딘(L-histidine), L-프로린(L-proline), L-세린(L-serine)을 산화할 수 있는 것으로 나타났다.From the results of Tables 1 and 2, isolated microorganisms of the present invention are Tween 40, Tween 80, methyl pyruvate, mono-methyl succinate, acetic acid, Cis-succinic acid, formic acid, α-ketobutyl acid, α-keto glutaric acid, propionic acid, succinic acid, bromosuccinic acid, alanineamide, L-alanine ), L-asparagine, L-glutamic acid, L-histidine, L-proline, L-serine It turns out that you can.
버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01은 한국 미생물 보존센터에 1999년 11월 15일자 수탁번호 KFCC-11111호로 기탁되었다.Burkholderia Cocovenenans SY-01 was deposited with the Korean microbiological conservation center under accession no. KFCC-11111 dated November 15, 1999.
버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 입체선택적 리파제는 올리브 유(olive oil)를 함유한 트립톤-글루코스-효모추출물 액체배지에서 3일정도 플라스크 배양후 원심분리하여 상등액을 회수함으로써 조효소액을 얻을 수 있다. 상기 조효소액을 사용하여 라세믹 혼합물인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 기질로 하여 효소 가수분해반응을 수행한 후, 가수분해에 의해 생성되는 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸아세테이트와 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 알콜을 분석한 결과, 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 효소가 입체선택적 기질특이성을 지닌다. 버르콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 발효액 또는 조효소액을 이용하여 라세믹화합물인 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트로부터 단일 이성체로 분리하는데 이용할 수 있고, 이 단일 이성체를 중간체로 이용하여 단일 입체이성질체 의약품을 합성하는데 이용할 수 있다.Stereoselective lipases produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01 were cultured in tryptone-glucose-yeast extract liquid medium containing olive oil for 3 days, followed by centrifugation and supernatant. By recovering, a crude enzyme solution can be obtained. Enzymatic hydrolysis using the crude enzyme solution using cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate as a substrate as a substrate After carrying out the reaction, cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methylacetate and cis-2- produced by hydrolysis (Bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl alcohol was analyzed and produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01 Enzymes have stereoselective substrate specificity. Using a fermentation broth or coenzyme solution produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01, the racemic compound cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1, It can be used to separate from 3-dioxolane-4-methyl acetate into a single isomer and this single isomer can be used as an intermediate to synthesize a single stereoisomeric drug.
본발명의 리파제의 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트의 분해결과를 나타내는 HPLC 분석 결과인 도 1a, 1b에서, 리파제에 의한 가수분해반응 전의 두가지 에스테르 형태 이성질체들 피크가 가수분해한 후에 1개의 에스테르형태 이성체와 두 가지의 알콜형태 이성질체 피크로 나타나므로 본 발명에 의해 생산된 리파제는 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트에 선택적으로 작용하는 입체 선택적 리파제이며, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 가수분해 반응이 진행됨에 따라 두가지 라세믹 기질의 잔존양의 비율과 두가지 생성물 이성질체의 증가양의 비율을 나타내는 것으로 기질 75%가 전환되었을 때 기질중 한 가지 이성질체가 모두 없어진 반면, 나머지 한가지 이성질체는 25% 남아있으므로 단일 이성체가 존재하여, 두가지 이성질체의 라세믹 혼합물로부터 하나의 이성질체만을 선택적으로 분리가능하다.1A, which shows the results of decomposition of cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate of the lipase of the present invention; In 1b, the two ester form isomer peaks before hydrolysis by lipase appear as one ester form isomer and two alcohol form isomer peaks after hydrolysis, so that the lipase produced by the present invention is cis-2- ( A stereoselective lipase that selectively acts on bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate, and as shown in FIG. 2, the hydrolysis reaction proceeds. The ratio of the remaining amount of the two racemic substrates to the increased amount of the two product isomers is determined by the conversion of 75% of the substrates, while one isomer of the substrate is lost, while the other isomer remains 25%. Therefore, a single isomer is present so that only one isomer can be selectively separated from the racemic mixture of the two isomers.
본 발명의 리파제의 분자량은 순수분리된 효소를 표준단백질과 함께 SDS-PAGE를 행한 결과 분자량이 39KD정도이며, 최적 pH 범위는 7.0 - 9.0이고(도 6a), pH 6에서 9까지 안정하였다(도 6b). 또한, 리파제의 최적 활성온도는 45에서 50℃범위이고(도 7a ), 40℃ 내지 60℃까지는 안정하다 (도 7b). 본발명의 리파제은 수은, 구리, 니켈, 칼슘이온등에 의해 저해를 받으며(표 6), 소디움 도데실설페이트에 의해서는 본 효소의 활성이 강한 저해를 받았으나, 트윈 80이나 트리톤 X-100,담즙산염(Gall Powder), 소디움 데옥시콜레이트를 첨가하였을 경우 활성이 크게 증가하였다.(표 7).The molecular weight of the lipase of the present invention was SDS-PAGE of the purely isolated enzyme with the standard protein, the molecular weight was about 39KD, the optimum pH range was 7.0-9.0 (FIG. 6A), and stable from pH 6 to 9 (FIG. 6b). In addition, the optimum activity temperature of the lipase ranges from 45 to 50 ° C. (FIG. 7A), and is stable from 40 ° C. to 60 ° C. (FIG. 7B). Lipase of the present invention is inhibited by mercury, copper, nickel, calcium ions (Table 6), while sodium dodecyl sulfate was strongly inhibited by the activity of the enzyme, but Tween 80, Triton X-100, and bile salts ( Gall Powder), sodium deoxycholate was added to increase the activity significantly (Table 7).
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것 일뿐, 본 발명이 이들만으로 한정된 것은 아니다Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, these Examples are only for illustrating the present invention, the present invention is not limited to these.
실시예Example
실시예 1: 리파제 생산균주의 분리Example 1 Isolation of Lipase Producing Strains
전국 각지의 공단주변 하천, 폐수, 토양시료 1ml을 생리식염수에 희석하여 트윈 80(Tween 80)을 함유한 분리용배지(Tween 80 1.0%, Peptone 0.5% Beef extract 0.3%, CaCl2·2H2O 0.001%, Agar 2.0%, pH 7.0) 에 직접 도말하거나 올리브유를 함유한 최소배지(올리브유 2.0%, NH4Cl 0.1% K2HPO40.44%, NaH2PO4·2H2O 0.39%, MgSO4·7H2O 0.05%, CaCl2·2H2O 0.0003% FeSO4·7H2O 0.0001%, MnCl2·4H2O 0.0001% CoCl2·6H2O 0.00001% Na2MoO4·2H2O 0.00001% 시트르산 모노하이드레이트 0.0004%, pH 7.0)에서 수회 반복 집적배양한 후 희석하여 트윈 80(Tween 80)을 함유한 분리용배지에 도말하였고, 30℃에서 4-5일 배양한 후 콜로니 주위에 불투명한 할로(halo)를 형성하는 균주를 1차 분리하였다. 분리된 균주 각각을 로다민 B(Rhodamine B)를 함유한 분리용배지(올리브유 1.0%, 펩톤 0.5%, Beef extract 0.3%, Rhodamine B 0.0001%, 아가 2.0%, pH 7.0)에 접종하여 30℃에서 3일 배양한 후 UV를 조사하였을 때 콜로니 주위에 오렌지색 형광을 나타내는 균주를 2차 분리하였다. 최종적으로 분리된 각각의 균주를 리파제 생산용 배지(올리브유 1.0%, 트립톤 0.5%, 덱스트로스 0.1%, 효모추출물 0.5%, K2HPO40.1%, pH 7.0.)5 ml를 함유한 시험관(20ml용량)에 각각 접종하여 30℃, 150rpm에서 3일 배양한 후 원심분리하여 배양상등액 1ml, 올리브 유 50%함유한 유화액(시그마 카타로그 번호 800-1)3ml, 200mM 트리즈마 완충용액(pH 8.0) 1ml, 증류수 2.5ml을 혼합한 후 40℃에서 6시간 반응시켰다. 반응후 95% 에탄올 3ml과 에탄올에 녹인 0.9% 티몰프탈레인(thymolphthalein) 지시약을 소량 투입하고 0.05M NaOH 용액으로 적정하여 리파제(Lipase) 활성을 측정하여 리파제(Lipase) 생성균주를 최종적으로 분리하였고 총 200개의 리파제 생산균주를 확보하였다.Separation media of industrial complexes around Korea, 1 ml of river, wastewater, and soil samples were diluted in physiological saline (Tween 80 1.0%, Peptone 0.5% Beef extract 0.3%, CaCl 2 · 2H 2 O 0.001%, Agar 2.0%, pH 7.0) or medium containing olive oil (Olive oil 2.0%, NH 4 Cl 0.1% K 2 HPO 4 0.44%, NaH 2 PO 4 2H 2 O 0.39%, MgSO 4 7H 2 O 0.05%, CaCl 2 2H 2 O 0.0003% FeSO 4 7H 2 O 0.0001%, MnCl 2 4H 2 O 0.0001% CoCl 2 6H 2 O 0.00001% Na 2 MoO 4 2H 2 O 0.00001% After repeated repeated incubation in citric acid monohydrate 0.0004%, pH 7.0), diluted and plated in a separation medium containing Tween 80, incubated at 30 ° C. for 4-5 days, and then opaque halo around colonies. Strains forming halo were first isolated. Each isolated strain was inoculated in a separation medium containing rhodamine B (olive oil 1.0%, peptone 0.5%, beef extract 0.3%, Rhodamine B 0.0001%, agar 2.0%, pH 7.0) at 30 ° C. After culturing for 3 days, when the UV irradiation, the strain showing the orange fluorescence around the colony was isolated secondary. Each strain finally isolated was tested in tubes containing 5 ml of lipase production medium (1.0% olive oil, 0.5% tryptone, 0.1% dextrose, 0.5% yeast extract, 0.1% K 2 HPO 4 , pH 7.0.) 20 ml dose), incubated at 30 ° C. and 150 rpm for 3 days, and then centrifuged to give 3 ml of culture supernatant, 50 ml of olive oil (Sigma Catalog No. 800-1), 3 ml, 200 mM Trisma buffer solution (pH 8.0). 1 ml and 2.5 ml of distilled water were mixed and reacted at 40 ° C. for 6 hours. After the reaction, 3 ml of 95% ethanol and 0.9% thymolphthalein indicator dissolved in ethanol were added and titrated with 0.05M NaOH solution to measure the lipase activity to finally separate the lipase producing strain. 200 lipase producing strains were obtained.
분리한 200종의 리파제 생산균주 중 1차로 60종을 리파제(Lipase) 생산용 배지(올리브유 1.0%, 트립톤 0.5%, 덱스트로스 0.1%, 효모추출물 0.5%, K2HPO40.1%, pH 7.0.)5ml를 함유한 시험관(20ml용량)에 각각 접종하여 30℃, 150rpm에서 3일 배양한후 원심분리하여 배양상등액 1m과 노르말 헥산에 10g/ℓ 농도로 용해한 라세믹 기질 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-13-디옥소란-4-메틸 아세테이트10㎕, 200mM 트리즈마 완충용액(pH8.0) 1 ml, 증류수 4 ml을 혼합한후 40℃에서 250rpm으로 6시간 반응시킨 후 노르말 헥산 1 ml를 투입하고 혼합한 후 노르말 헥산층만을 회수하여 HPLC를 이용하여 분석하여 상기의 기질에 대한 입체선택성을 확인하였다. 이와 같이 상기의 기질에 입체선택성이 우수한 균주 4종이 분리되었으며, 이중에서 가장 높은 입체선택성을 나타내는 균주 1종을 선택하였다.Of the 200 lipase-producing strains isolated, 60 were lipase-producing medium (1% olive oil, tryptone 0.5%, dextrose 0.1%, yeast extract 0.5%, K 2 HPO 4 0.1%, pH 7.0). Inoculate each test tube containing 20 ml (20 ml volume), incubate at 30 ° C and 150 rpm for 3 days, and then centrifuge to dissolve 10 m / l of racemic substrate cis-2- (bromine) in 1 m of culture supernatant and normal hexane. Mother methyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -13-dioxolane-4-methyl acetate, 10 mu l, 200 ml Trisma buffer solution (pH8.0) 1 ml, distilled water 4 ml was mixed and 40 ℃ After reacting at 250 rpm for 6 hours at 1 ml of normal hexane was added and mixed, only the normal hexane layer was recovered and analyzed by HPLC to confirm the stereoselectivity of the substrate. As such, four strains having excellent stereoselectivity were isolated from the substrate, and one strain showing the highest stereoselectivity was selected.
상기 HPLC 분석결과를 도 1a 와 도 1b에 나타냈으며, 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01이 생산하는 입체 선택적 리파제에 의해 가수분해된 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 분석한 결과로서, 가수분해반응 전의 두 개의 에스테르 형태 이성질체들 피크가 가수분해한 후 1개의 에스테르 형태 이성질체와 두 개의 알콜형태 이성체 피크로 나타나므로 본 발명에의해 생산된 리파제는 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트에 선택적으로 작용하는 입체 선택적 리파제임이 입증되었다.The results of the HPLC analysis are shown in FIGS. 1A and 1B, cis-2- (bromomethyl) -2- hydrolyzed by stereoselective lipase produced by Burkholderia Cocovenenans SY-01. As a result of analyzing (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate, two ester form isomers before the hydrolysis reaction, one ester form isomer and two The lipase produced by the present invention is shown in cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate as indicated by two alcoholic isomer peaks. It has been demonstrated that it is a stereoselective lipase that acts selectively.
또한, 상기와 동일한 방법으로 라세믹 기질에 대한 효소 가수분해반응에서 시간별로 입체선택성을 측정하였다.In addition, the stereoselectivity was measured by time in the enzymatic hydrolysis of the racemic substrate in the same manner as described above.
도 2는 본 발명에 의해 생산된 리파제를 사용하여 가수분해반응을 실시하였을 때, 가수분해 반응이 진행됨에 따라 두가지 라세믹 기질의 잔존양의 비율과 두가지 생성물 이성질체의 증가양의 비율을 나타내는 것으로 기질 75%가 전환되었을 때 기질중 한 가지 이성체가 모두 없어진 반면, 나머지 한가지 이성질체는 25% 남아있으므로 단일 이성체가 존재함이 입증되었다.Figure 2 shows the ratio of the residual amount of the two racemic substrates and the increase of the two product isomers as the hydrolysis reaction proceeds when the hydrolysis reaction is carried out using the lipase produced by the present invention. When 75% was converted, one isomer of the substrate was lost, whereas the other isomer remained 25%, proving that a single isomer exists.
따라서 본 발명의 분리된 균주는 입체선택적 기질특이성을 갖는 리파제를 생산하며, 본균주의 배양물을 이용하여 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 기질로 하여 효소반응에 의하여 단일 이성체를 분리할 수 있고, 이 단일 이성체를 이용하여 여러 가지 단일 이성질체 의약품을 합성할 수 있다.Therefore, the isolated strain of the present invention produces a lipase having stereoselective substrate specificity, cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl) -1, Single isomers can be separated by enzymatic reaction using 3-dioxolane-4-methyl acetate as a substrate, and various single isomeric pharmaceuticals can be synthesized using this single isomer.
실시예 2: 분리균주의 동정Example 2: Identification of Strains
실시예 1에서 분리된 균주의 특성을 조사하기 위해서, 그람 염색을 한 결과 그램음성을 나타냈으며, 현미경하에서 관찰한 결과 원형모양을 지닌 미생물임을 알 수 있었다. 또한 옥시다제 활성시험결과 양성반응을 나타내어 호기성 미생물임이 확인되었다.In order to investigate the characteristics of the strain isolated in Example 1, Gram staining resulted in gram-negative, and observed under the microscope it was found that the microorganisms having a circular shape. In addition, oxidase activity test showed a positive reaction was confirmed to be aerobic microorganisms.
또한 Biolog사의 95가지 탄소원을 입힌 그램음성용 96웰 마이크로 플레이트(상표명: GN2 Microplate)에 미리 실시예 1의 방법으로 배양한 분리균 현탁액을 각 웰당 200㎕씩 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 24시간 배양한 후 95가지 탄소원에 대한 기질이용능을 측정한 결과를 Biolog사의 동정용 프로그램(상표명: Biolog MicroLog34.01A)에 입력하여 동정한 결과를 표 1내지 표 2에 나타냈다. 그 결과 본발명의 분리균은 버르콜데리아 코코베네난스로 동정되었다.In addition, 200 µl of each of the isolated bacterial suspensions incubated in the method of Example 1 was previously inoculated on a gram-negative 96-well microplate (trade name: GN2 Microplate) coated with Biolog's 95 carbon sources, and incubated in a 30 ° C. incubator for 24 hours. Subsequently, the results of measuring substrate utilization for 95 carbon sources were inputted to Biolog's identification program (trade name: Biolog MicroLog 34.01A). As a result, isolates of the present invention were identified as Burcolderia cocobenenans.
실시예 3: 리파제의 생산Example 3: Production of Lipase
리파제를 생산하기 위하여 0.5% 올리브유, 0.5% 트립톤, 0.1% 글루코스, 0.5% 효모추출물, 0.1% K2HPO4를 녹인 배지 3ℓ를 pH 7.5로 맞춘후 121℃에서 15분간 가압살균한 하여 냉각한 후에, 여기에 동일 배지조성으로 미리 24시간 배양한 본 발명의 벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01균주(KFCC-11111)를 배양한 종배양액 100ml을 접종하고, 배양온도 30℃, 회전수 600rpm의 5ℓ 발효기(Fermenter, 한국발효기)에서 10시간 배양한 결과 364 units/liter의 리파제 활성결과를 얻었다. 도 3 은 배양시간에 따른 균체의 성장과 리파제 생산, pH의 변화를 나타낸 것이다.To produce lipase, 3 l of medium in 0.5% olive oil, 0.5% tryptone, 0.1% glucose, 0.5% yeast extract, 0.1% K 2 HPO 4 was adjusted to pH 7.5 and cooled by autoclaving at 121 ° C. for 15 minutes. Subsequently, 100 ml of the culture medium incubated with the Bulkholderia Cocovenenans SY-01 strain (KFCC-11111) of the present invention, which had been incubated in the same medium composition for 24 hours in advance, was inoculated with a culture temperature of 30 ° C, After culturing for 10 hours in a 5 L fermenter (Fermenter, Korea fermenter) at 600 rpm, lipase activity of 364 units / liter was obtained. Figure 3 shows the growth of the cells and lipase production, pH change with incubation time.
실시예 4: 리파제의 정제Example 4: Purification of Lipase
벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01균주(KFCC-11111)의 배양액을 원심분리(12000rpm, 10분)한 후 배양상등액 500ml을 분자량 10000 달턴 포어(Pore) 크기의 막(membrane)이 장착된 한외여과 시스템(아미콘 8200 모델)을 이용하여 부피로 약 10배정도 농축하였다. 농축액을 다시 원심분리(12000rpm, 10분)하여 남아있는 균체를 완전히 제거하였다. 이 농축액을 Tris-HCl 완충액(pH 8.0)으로 평형화시킨 세파덱스 G-100 컬럼(150mm x 30mm))에 넣고 동일완충액으로 20ml/hr의 유속으로 용출시켰다. 분획별로 5ml씩 회수하여 리파제 활성과 파장 280nm에서 흡광도를 측정한 결과 5 - 9번 분획에서 효소활성 피크와 단백질 피크가 일치하는 결과(도 4 )을 얻을 수 있었다. 이러한 정제과정을 표 3 에 정리하였다. 본발명의 리파제의 비활성도는 2.44 unit/mg이었으며 수율은 34.86%, 정제도(purity)는 39.2배까지 증가되었다. 이 정제 효소액을 SDS-PAGE 전기영동한 결과 본 효소는 전기영동상에서 단일밴드로서 나타나므로 정제되었음이 확인되었다(도 5 ).After centrifugation (12000 rpm, 10 minutes) of the culture solution of Burkholderia Cocovenenans SY-01 strain (KFCC-11111), 500 ml of the culture supernatant was charged with a 100 Dalton Pore size membrane. It was concentrated about 10 times by volume using the equipped ultrafiltration system (Amicon 8200 model). The concentrate was centrifuged again (12000 rpm, 10 minutes) to completely remove the remaining cells. This concentrate was placed in a Sephadex G-100 column (150 mm x 30 mm) equilibrated with Tris-HCl buffer (pH 8.0) and eluted with a buffer of 20 ml / hr. 5 ml of each fraction was collected to measure the lipase activity and the absorbance at the wavelength of 280 nm. The results showed that the enzyme activity peak and the protein peak coincided with the fractions 5-9 (FIG. 4). This purification process is summarized in Table 3. The specific activity of the lipase of the present invention was 2.44 unit / mg, the yield was 34.86%, and the purity was increased by 39.2 times. SDS-PAGE electrophoresis of this purified enzyme solution showed that the enzyme was purified because it appeared as a single band on electrophoresis (FIG. 5).
실시예 5: 본발명의 리파제의 특성Example 5 Properties of Lipase of the Present Invention
실시예 4에서 순수분리된 효소를 사용하여 다음 실험예에 따라서 리파제의 특성을 조사하였다.The purified enzyme in Example 4 was used to investigate the properties of the lipase according to the following experimental example.
A. 효소의 분자량 및 N-말단 아미노산 서열 결정A. Determination of molecular weight and N-terminal amino acid sequence of enzyme
순수분리된 효소를 표준단백질과 함께 SDS-PAGE를 행한 결과 분자량이 39KD정도로 나타났다(도 5). 겔상의 단백질을 추출해서 N-말단의 아미노산 서열을 분석한 결과 표 4와 같이 나타났다. 분리된 효소는 같은 그램음성균인 슈도모나스속의 균이 생산하는 리파제와 N-말단이 상당히 다른 신규 효소임을 알 수 있다.SDS-PAGE of the pure enzyme isolated with the standard protein showed a molecular weight of about 39 KD (FIG. 5). Extracting the protein on the gel and analyzing the amino acid sequence of the N-terminal was as shown in Table 4. The isolated enzyme is a novel enzyme significantly different from the lipase produced by the same Gram-negative bacteria Pseudomonas genus.
B. 리파제에 대한 PH영향B. PH effect on lipase
실시예 5에서 순수 분리된 리파제에 대한 pH 및 온도의 영향을 조사하였다. pH를 다양하게 하면서 효소활성을 측정한 결과, 최적 pH 범위는 7.0에서 9.0사이였다(도 6a).In Example 5 the effect of pH and temperature on purely isolated lipase was investigated. As a result of measuring enzyme activity with varying pH, the optimum pH range was between 7.0 and 9.0 (FIG. 6A).
pH는 브리튼-로빈슨 완충액을 사용하여 상기 표 5에 표시한 과 같이 변화 시켰다.The pH was changed as shown in Table 5 using Britain-Robinson buffer.
활성측정은 브리튼-로빈슨 완충액 1ml과 올리브유 50%를 함유한 유화액 기질(시그마 카타로그 번호 800-1)3ml, 증류수 2.5ml, 효소용액 1ml을 혼합한후 50℃에서 6시간 반응시켰다. 반응 완료후 에탄올(95%)3ml과 티몰프탈레인 지시약 6방울을 혼합한후 0.05M NaOH용액으로 적정하였다.비교시험(blank)은 효소용액을 제외하고 동일한 방법으로 수행하였다.The activity was measured by mixing 3 ml of an emulsion substrate (Sigma Catalog No. 800-1) containing 1 ml of Britain-Robinson buffer and 50% olive oil, 2.5 ml of distilled water, and 1 ml of enzyme solution, and reacting at 50 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, 3 ml of ethanol (95%) and 6 drops of thymolphthalein indicator were mixed and titrated with 0.05 M NaOH solution. A blank test was performed in the same manner except for the enzyme solution.
리파제의 pH에 대한 안전성을 측정하기 위하여 다양한 pH에서 30℃를 유지하면서 24시간 방치한 후 50℃에서 잔존 효소활성을 측정한 결과 pH 6에서 9까지 안정하였다. (도 6b).In order to measure the safety of the lipase pH, it was stabilized from pH 6 to 9 when the residual enzyme activity was measured at 50 ° C. after 24 hours of maintaining at 30 ° C. at various pHs. (FIG. 6B).
C. 리파제에 대한 온도영향C. Temperature Effect on Lipase
온도변화는 온도 조정이 가능한 항온조에서 30, 40, 45, 50, 60, 70℃ 각각의 온도에서 반응 시켰고, 활성측정은 200mM TRIZA 완충액(pH 8.0) 1ml과 올리브유50%를 함유한 유화액 기질(시그마 카타로그 번호 800-1)3ml, 증류수 2.5ml, 효소용액 1ml을 혼합한후 상기 각각의 온도에서 6시간 반응시켰다. 반응 완료후 에탄올(95%)3ml과 티몰프탈레인(thymolphthalein) 지시약 6방울을 혼합한후 0.05M NaOH용액으로 적정하였다. 비교시험(blank)은 효소용액을 제외하고 동일한 방법으로 수행하였다.효소의 최적 활성온도는 45에서 50℃사이로 나타났고(도 7a ), 40℃이하와 50℃ 이상에서 효소활성이 급격히 감소하였다. 리파제의 열안전성을 측정하기 위하여, 각각의 온도에서 1시간 방치한 후 50℃에서 효소활성을 측정한 결과 60℃까지는 안정한 것으로 판명되어 본 효소는 어느정도 열 안전성이 있음을 알 수 있었다(도 7b).The temperature change was reacted at 30, 40, 45, 50, 60, and 70 ° C in a temperature-controlled thermostat, and the activity was measured using an emulsion substrate (sigma) containing 1 ml of 200 mM TRIZA buffer (pH 8.0) and 50% olive oil. Catalog No. 800-1) 3 ml, 2.5 ml of distilled water, and 1 ml of enzyme solution were mixed and reacted at each temperature for 6 hours. After completion of the reaction, 3 ml of ethanol (95%) and 6 drops of thymolphthalein indicator were mixed and titrated with 0.05M NaOH solution. A blank test was carried out in the same manner except for the enzyme solution. The optimum activity temperature of the enzyme was found to be between 45 and 50 ° C. (FIG. 7A), and the enzyme activity rapidly decreased below 40 ° C. and above 50 ° C. In order to measure the thermal stability of the lipase, the enzyme activity was measured at 50 ° C. after 1 hour at each temperature. As a result, the enzyme was found to be stable up to 60 ° C. (7b). .
D. 리파제에 대한 금속이온 및 각종시약의 영향D. Effect of metal ions and various reagents on lipase
금속이온에대한 영향을 보기 위하여 200mM TRIZA 완충액(pH 8.0) 1ml과 올리브유 50%를 함유한 유화액 기질(시그마 카타로그 번호 800-1)3ml, 증류수 2.5ml, 효소용액 1ml을 혼합한후, 여기에 각각의 금속이온 농도가 5mM이 되도록 정량하여 혼합하고 50℃ 항온조에서 6시간 반응시켰다. 반응 완료후 에탄올(95%)3ml과 티몰프탈레인(thymolphthalein) 지시약 6방울을 혼합한후 0.05M NaOH용액으로 적정하였다. 비교시험(blank)은 효소용액을 제외하고 동일한 방법으로 수행하였다. 각종 시약에 대한 영향도 같은 방법으로 실험을 수행 하였다.To see the effect on the metal ions, 1 ml of 200 mM TRIZA buffer (pH 8.0) and 3 ml of emulsion substrate (Sigma Catalog No. 800-1) containing 50% olive oil, 2.5 ml of distilled water, and 1 ml of enzyme solution were mixed. The metal ion concentration of 5mM was quantified and mixed and reacted for 6 hours in a 50 ℃ thermostat. After completion of the reaction, 3 ml of ethanol (95%) and 6 drops of thymolphthalein indicator were mixed and titrated with 0.05M NaOH solution. A blank test was performed in the same manner except for the enzyme solution. The effect on various reagents was also performed in the same way.
본발명의 리파제에 대한 여러 가지 금속이온의 영향을 살펴본 결과, 수은, 구리, 니켈, 칼슘이온등에 의해 저해를 받는 것으로 나타났다(표 6). 또한 각종 시약에의한 영향을 조사한 결과 소디움 도데실설페이트에 의해서는 본 효소의 활성이 강한 저해를 받았으나, 트윈 80이나 트리톤 X-100, 담즙산염(Gall Powder), 소디움 데옥시콜레이트를 첨가하였을 경우 활성이 크게 증가하였다(표 7 ).As a result of examining the effects of various metal ions on the lipase of the present invention, mercury, copper, nickel and calcium ions were inhibited (Table 6). In addition, as a result of investigating the effects of various reagents, the activity of this enzyme was strongly inhibited by sodium dodecyl sulfate, but when Tween 80, Triton X-100, Gall Powder, and sodium deoxycholate were added The activity was greatly increased (Table 7).
E. 리파제의 용매에 대한 내성도E. Degree of Resistance to Solvents of Lipase
본발명의 리파제 활성이 956unit/ℓ로 만들어진 용액 1ml에 에탄올, DMSO, 다이옥산(Dioxane), 헥산(Hexane), 데칸(Decane)을 각각 10%, 20%, 50%용액을 만든 후 지방가수분해 역가를 측정한 결과 표 8 과 같이 용매에 대해 매우 안정성이 높아서 본발명의 효소를 생촉매로서 이용할 수 있음을 알았다.Lipid hydrolysis titer of 10%, 20%, and 50% ethanol, DMSO, Dioxane, Hexane, and Decane in 1 ml of 956 units / l lipase activity As a result of the measurement, it was found that the enzyme of the present invention can be used as a biocatalyst because the stability of the solvent was very high as shown in Table 8.
벌콜데리아 코코베네난스(Burkholderia Cocovenenans) SY-01균주는 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트에 입체선택적으로 작용하여 에스테르 형태를 가수분해하는 리파제를 생산하며, 상기 균주로 부터 생산된 입체선택적 기질특이성을 갖는 리파제를 이용하여 시스-2-(브로모메틸)-2-(2,4-디클로로 페닐)-1,3-디옥소란-4-메틸 아세테이트를 기질로하는 효소반응에 의하여 단일 이성체를 분리할 수 있고, 이 단일 이성체를 이용하여 여러 가지 단일 이성질체 의약품을 합성하는데 이용할 수 있다.The Burkholderia Cocovenenans SY-01 strain is steric in cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichlorophenyl) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate It selectively acts to produce a lipase that hydrolyzes the ester form, and cis-2- (bromomethyl) -2- (2,4-dichloro phenyl using lipase having stereoselective substrate specificity produced from the strain. Single isomers can be separated by enzymatic reactions based on) -1,3-dioxolane-4-methyl acetate, and these single isomers can be used to synthesize a variety of single isomeric pharmaceuticals.
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