KR20040018773A - A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. - Google Patents
A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040018773A KR20040018773A KR1020020050757A KR20020050757A KR20040018773A KR 20040018773 A KR20040018773 A KR 20040018773A KR 1020020050757 A KR1020020050757 A KR 1020020050757A KR 20020050757 A KR20020050757 A KR 20020050757A KR 20040018773 A KR20040018773 A KR 20040018773A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cholesterol oxidase
- enzyme
- streptomyces
- activity
- cholesterol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
- C12N9/0006—Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y101/00—Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
- C12Y101/03—Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with a oxygen as acceptor (1.1.3)
- C12Y101/03006—Cholesterol oxidase (1.1.3.6)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 스트렙토마이세스 속 유래의 균주로부터 콜레스테롤 산화효소의 생산방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 스트렙토마이세스 속 유래의 균주로부터 콜레스테롤 산화효소를 생산하는 최적 조건을 제공함으로써 산화효소의 수율을 증진시킬 수 있는 콜레스테롤 산화효소의 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing cholesterol oxidase from a strain derived from Streptomyces spp. More specifically, the present invention relates to a method for producing cholesterol oxidase which can enhance the yield of oxidase by providing optimum conditions for producing cholesterol oxidase from a strain derived from Streptomyces sp.
콜레스테롤 산화효소(Cholesterol oxidase)(3β-히드로옥시스테로이드 옥시다제; 3β-hydroxysteroid oxidase)는 트랜스 A:B 링 정션(trans A:B ring junction)을 가지는 스테로이드의 산화 및 이성화를 수행하는 효소로서 콜레스테롤(5-콜레스텐-3β-올; 5-cholesten-3β-ol)을 4-콜레스텐-3-온(4-cholesten-3-one)으로 산화반응을 촉매한다.Cholesterol oxidase (3β-hydroxysteroid oxidase) is an enzyme that performs oxidation and isomerization of steroids having a trans A: B ring junction. 5-cholesten-3β-ol) is catalyzed by oxidation of 4-cholesten-3-one to 4-cholesten-3-one.
콜레스테롤 산화효소(Cholesterol oxidase)의 연구는 터핏(Turfitt)의 스테로이드 분해 미생물에 관한 연구인 아스로박터(Arthrobacter) 속(Turfitt, G. E.; The microbiological degradation of steroids; 1944)에서 시작되어 1973년 리치몬드(Richmond, W.; Properation and properties of bacterial cholesterol oxidase fromNorcardiasp. and its application to the enzymatic assay of total cholesterol in serum; 1973)와 프레그(Flegg, H. M.; An investigation of the determination of serum cholesterol by enzymatic method; 1973)에 의해 콜레스테롤 산화효소(EC 1. 1. 3. 6)로 분류되었다. 콜레스테롤 산화효소를 생산하는 미생물로는 스트렙토마이세스 (Streptomyces) 속(Fukuda, H. et al; 1973), 슈도모나스(Pseudomonas) 속(Allain, C. C. et al; 1974 및 Lee, S. Y. et al.; 1989), 브레비박테리움(Brevibacterium)속(Uwajima, T. et al.; 1973), 노르카디아(Norcardia) 속(Richmond, W.; 1973 및 Weyman, A. E.; 1974), 아스로박터(Arthrobacter) 속(Turfitt, G. E.; 1944) 그리고 코리네박테리움(Corynebacterium) 속(Tolalay, P. et al.; 1953) 등 다양한 미생물에서의 생산이 보고되어 있다.The study of Cholesterol oxidase is a study of steroid-degrading microorganisms in Turfitt.ArthrobacterStarting from Turfitt, G. E .; The microbiological degradation of steroids (1944), Richmond, W .; Properation and properties of bacterial cholesterol oxidase from 1973Norcardiasp. and its application to the enzymatic assay of total cholesterol in serum; 1973) and Preg (Flegg, H. M .; An investigation of the determination of serum cholesterol by enzymatic method; 1973). Microorganisms producing cholesterol oxidase include Streptomyces (StreptomycesFukuda, H. et al (1973), PseudomonasPseudomonas) Genus (Allain, C. C. et al; 1974 and Lee, S. Y. et al., 1989), Brevibacterium (BrevibacteriumGenus (Uwajima, T. et al .; 1973), Norcadia (Norcardia) (Richmond, W .; 1973 and Weyman, A. E .; 1974), Asrobacter (ArthrobacterTurfitt, G. E. (1944) and CorynebacteriumCorynebacteriumProduction in a variety of microorganisms, including Tolalay, P. et al. (1953).
특히 방선균 스트렙토마이세스(Streptomyces)속이 생산하는 콜레스테롤 산화효소는 카메이(Kamei, T. et al.; Purification of 3β-hydroxysteroid oxidase ofStreptomyces violascensorigin by affinity chromatograpy on cholesterol; 1978)에 의해서 분리, 정제된 바 있으며, 최근에는 무루카(Murooka, Y. et al.; 1986)에 의해 콜레스테롤 산화효소 생합성 유전자의 클로닝(cloning)을 비롯하여 활발한 연구가 수행되고 있다. 국내에서는 이 등(Lee, H. S. et al.; 1992)이 토양에서 분리한 방선균에서 콜레스테롤 산화효소의 분리·정제한 보고와 이 등(Lee, S. Y. et al.;1989)의 슈도모나스속(Pseudomonassp.)에서 효소의 분리·정제를 비롯하여 박 등(Park, S.H.[22]의 창란젓에서 분리한 로도코커스속(Rhodococcussp.)으로부터 효소생산의 보고가 있으며, 본원의 발명자도 토양에서 분리한 방선균 스트렙토마이세스 속(Streptomycessp.) No. 4가 생산하는 콜레스테롤 산화효소의 생산, 정제 및 특성에 관한 연구를 보고한 바 있으나(Kim, H. S. et al.; Production and Characterization of Cholesterol oxidase fromStreptomycessp. No. 4; 1999및 Kim, H. S. et al.; Purification and Characterization of Cholesterol oxidase byStreptomycessp. No. 4; 1999) 외국에 비해 연구가 미흡하다.In particular, cholesterol oxidase produced by Streptomyces genus was isolated and purified by Kamei (T. et al .; Purification of 3β-hydroxysteroid oxidase of Streptomyces violascens origin by affinity chromatograpy on cholesterol; 1978). Recently, active research, including cloning of cholesterol oxidase biosynthesis genes, has been performed by Muroka (Y. et al .; 1986). In Korea, Lee et al. (1992) report on the isolation and purification of cholesterol oxidase from actinomycetes isolated from soil and Lee, SY et al. (1989), Pseudomonas sp. In addition to the separation and purification of enzymes in the plant, there are reports of enzyme production from Rhodococcus sp. Isolated from Pak, SH [22]. Although studies on the production, purification and characterization of cholesterol oxidase produced by Streptomyces sp. 4 (Kim, HS et al .; Production and Characterization of Cholesterol oxidase from Streptomyces sp. 4; 1999 and Kim, HS et al .; Purification and Characterization of Cholesterol oxidase by Streptomyces sp. No. 4; 1999).
특히 방선균 스트렙토마이세스(Streptomyces) 속이 생산하는 콜레스테롤 산화효소는 슈도모나스 플루오레센스(Pseudomonas fluorescens)나 노카디아 에리스로폴리스(Nocardia erythropolis) 등이 생산하는 효소와 비교시 경제적 비용과 긴 효소의 안정성(stability)(Lolekha, P. H. et al.; 1996)을 보이기 때문에 임상효소제제로서 대량생산을 위한 연구개발이 수행되고 있다.In particular, actinomycetes streptomyces (Streptomyces) Cholesterol oxidase Pseudomonas fluorescens (Pseudomonas fluorescens)My noccia erythropolis (Nocardia erythropolisR & D for mass production is being conducted as a clinical enzyme preparation because it shows economic cost and long enzyme stability (Lolekha, P. H. et al .; 1996) compared to enzymes produced by
콜레스테롤 산화효소는 임상적인 분야에서 혈중 콜레스테롤의 농도를 측정하는 지표가 되고 있어 동맥경화, 동맥협착증, 고혈압 예방에 기여할 수 있다. 또한, 스트렙토마이세스속 A19249(Streptomycessp. A19249)(Corbin, D. R. et al.; 1994)에서의 구조유전자choM이 살충 활성이 있는 콜레스테롤 산화효소를 코드하며, 이 유전자는 에쉐리키아 콜리(Escherichia coli)에서도 동일한 살충 활성을 가지는 효소로 발현되는 것으로 나타나 농업 분야에서 새로운 농약으로 주목을 받고 있다. 식품 분야에서는 치즈, 햄, 소시지 및 각종 유제품에 콜레스테롤 저감식품으로서의 이용가능성과 함께 산업적으로 넓은 응용면(Murooka Yoshikatsu; 1996)이 예상되고 있다. 이같은 최근의 연구보고에서 콜레스테롤 산화효소의 새로운 기능면의 이용을 위해 대량생산 기술 개발이 연구 중에 있으며, 국내에서는 임상진단용시약으로 고가로 수입에 의존하고 있어서 사용면에서의 어려움이 많은 실정이다.Cholesterol oxidase has become an indicator for measuring blood cholesterol levels in the clinical field, which may contribute to the prevention of atherosclerosis, arterial stenosis and hypertension. In addition, the structural gene cho M in Streptomyces sp. A19249 (Corbin, DR et al .; 1994) codes for cholesterol oxidase with insecticidal activity, which is called Escherichia coli. coli ) is also expressed as an enzyme with the same pesticidal activity, attracting attention as a new pesticide in the agricultural field. In the food sector, a broad industrial application (Murooka Yoshikatsu; 1996) is expected, along with its availability as cholesterol-lowering foods for cheese, ham, sausage and various dairy products. In this recent research report, mass production technology is being researched for the use of new functional aspects of cholesterol oxidase, and in Korea, it is difficult to use because it relies on imports at high cost as a clinical diagnostic reagent.
본 발명자들은 상기와 같은 점을 감안하여 콜레스테롤 산화효소를 생산하는 방선균을 검색하고 그 중 효소의 생산이 우수한 스트렙토마이세스 폴리크로모진스IFO 13072를 선별하여 상기에서 선별된 공시균을 대상으로 콜레스테롤 산화효소에 대한 탄소원 및 질소원의 영향을 조사한 다음 상기에서 결정된 생산최적배지에서 상기 공시균을 배양한 후 콜레스테롤 산화효소를 정제한 후 SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 이용하여 상기 정제 효소의 정제도 및 분자량을 측정한 다음 상기 정제 효소의 온도 안정성 및 pH 안정성을 조사하고 상기 효소의 활성에 미치는 반응 최적 온도 및 반응 최적 pH를 조사한 후 상기 효소의 기질농도에 따른 반응속도를 조사하고 상기 효소의 활성에 미치는 금속 이온의 영향을 조사한 다음 상기 효소의 활성부위의 특성을 조사하기 위하여 각종 저해제를 첨가하여 효소 활성을 측정함으로써 본 발명을 완성하였다.In view of the above, the present inventors search for actinomycetes producing cholesterol oxidase, and among them, streptomyces polychromogins IFO 13072, which is excellent in the production of enzymes, is selected and oxidized cholesterol against the selected strains. Investigation of the effects of carbon and nitrogen sources on the enzyme and then cultivating the test bacteria in the production optimum medium determined above, purifying cholesterol oxidase and purifying the purified enzyme using SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and After the molecular weight was measured, the temperature stability and pH stability of the purified enzyme were investigated, and the reaction temperature and reaction optimum pH on the activity of the enzyme were investigated, and then the reaction rate according to the substrate concentration of the enzyme was investigated. The effect of metal ions on the active site In order to investigate the present invention, various enzymes were added to measure the enzyme activity.
따라서, 본 발명의 목적은 스트렙토마이세스 속 유래의 균주로부터 콜레스테롤 산화효소의 생산방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing cholesterol oxidase from a strain derived from Streptomyces sp.
본 발명의 상기 목적은 콜레스테롤 산화효소를 생산하는 방선균을 검색하고 상기에서 선별된 공시균을 대상으로 콜레스테롤 산화효소에 대한 탄소원 및 질소원의 영향을 조사한 다음 상기에서 결정된 생산최적배지에서 상기 공시균을 배양한 후 콜레스테롤 산화효소를 정제한 후 SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 이용하여 상기 정제 효소의 정제도 및 분자량을 측정한 다음 상기 정제 효소의 온도 안정성 및 pH 안정성을 조사하고 상기 효소의 활성에 미치는 반응 최적 온도 및 반응 최적 pH를 조사한 후 상기 효소의 기질농도에 따른 반응속도를 조사하고 상기 효소의 활성에 미치는 금속 이온의 영향을 조사한 다음 상기 효소의 활성부위의 특성을 조사하기 위하여 각종 저해제를 첨가하여 효소 활성을 측정함으로써 달성하였다.The object of the present invention is to search for actinomycetes producing cholesterol oxidase and to examine the effects of the carbon source and nitrogen source on cholesterol oxidase in the selected strains, and then cultivating the test bacteria in the production optimum medium determined above. After purifying cholesterol oxidase, the purity and molecular weight of the purified enzyme were measured by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and then the temperature and pH stability of the purified enzyme were investigated and After examining the optimum temperature and the optimum pH of the reaction, the reaction rate according to the substrate concentration of the enzyme was investigated, the effect of metal ions on the activity of the enzyme was investigated, and various inhibitors were added to investigate the characteristics of the active site of the enzyme. By measuring enzymatic activity.
이하 본 발명의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention.
도 1은 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 정제를 위한 친화성 컬럼 크로마토그래피를 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the results of affinity column chromatography for purification of the present invention cholesterol oxidase.
도 2는 정제된 콜레스테롤 산화효소의 SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results of the SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of purified cholesterol oxidase.
도 3은 SDS-PAGE를 이용한 정제된 콜레스테롤 산화효소의 분자량을 결정한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the result of determining the molecular weight of purified cholesterol oxidase using SDS-PAGE.
도 4는 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 안정성에 대한 온도의 영향을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the effect of temperature on the stability of the cholesterol oxidase of the present invention.
도 5는 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 pH 안정성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the pH stability of the present invention cholesterol oxidase.
도 6은 본 발명 콜레스테롤 산화효소 활성에 대한 온도의 영향을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the effect of temperature on the cholesterol oxidase activity of the present invention.
도 7은 본 발명 콜레스테롤 산화효소 활성에 대한 pH의 영향을 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the effect of pH on cholesterol oxidase activity of the present invention.
도 8은 린네워버-버크 플롯(Lineweaver-Burk plot)에 의한 콜레스테롤 산화효소의 Km 값을 결정한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the results of determining the Km value of cholesterol oxidase by the Lineweaver-Burk plot (Lineweaver-Burk plot).
본 발명은 콜레스테롤 산화효소를 생산하는 방선균을 검색하는 단계; 상기 단계에서 선별된 공시균을 대상으로 콜레스테롤 산화효소에 대한 탄소원의 영향을 조사하는 단계; 상기 단계에서 선별된 공시균을 대상으로 콜레스테롤 산화효소에 대한 질소원의 영향을 조사하는 단계; 상기 단계에서 결정된 생산최적배지에서 상기 공시균을 배양한 후 콜레스테롤 산화효소를 정제하는 단계; SDS-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 이용하여 상기 정제 효소의 정제도 및 분자량을 측정하는 단계; 상기 정제 효소의 온도 안정성을 조사하는 단계; 상기 효소의 pH 안정성을 조사하는 단계; 상기 효소의 활성에 미치는 반응 최적 온도를 조사하는 단계; 상기 효소의 활성에 미치는 반응 최적 pH를 조사하는 단계; 상기 효소의 기질농도에 따른 반응속도를 조사하는 단계; 상기 효소의 활성에 미치는 금속 이온의 영향을 조사하는 단계; 상기 효소의 활성부위의 특성을 조사하기 위하여 각종 저해제를 첨가하여 효소 활성을 측정하는 단계로 구성된다.The present invention comprises the steps of searching for actinomycetes producing cholesterol oxidase; Investigating the effect of carbon source on cholesterol oxidase on the selected coliforms in the above step; Investigating the effect of nitrogen source on cholesterol oxidase on the selected coliform bacteria in the step; Purifying cholesterol oxidase after culturing the test bacteria in the production optimum medium determined in the step; Measuring the purity and molecular weight of the purified enzyme using SDS-polyacrylamide gel electrophoresis; Examining the temperature stability of the purified enzyme; Examining the pH stability of the enzyme; Investigating a reaction optimum temperature on the activity of the enzyme; Investigating the optimum pH of the reaction on the activity of the enzyme; Examining the reaction rate according to the substrate concentration of the enzyme; Examining the effect of metal ions on the activity of the enzyme; In order to investigate the properties of the active site of the enzyme consists of measuring the enzyme activity by adding various inhibitors.
본원 발명의 스트렙토마이세스 폴리크로모진스 IFO 13072는 종래의 일반적인 배양조건하에서 배양이 가능하나 바람직하기는 탄소원으로 1% 덱스트린을 포함하고 질소원으로 0.5% 카자미노산을 포함하는 배지에서 최적으로 배양이 가능하다.Streptomyces polychromogins IFO 13072 of the present invention can be cultured under conventional general culture conditions, but preferably can be optimally cultured in a medium containing 1% dextrin as a carbon source and 0.5% kazamino acid as a nitrogen source. Do.
이하 본 발명을 하기 위한 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명하고자 하나하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter to describe in detail by Examples and Experimental Examples for the present invention The following Examples are only for illustrating the present invention and do not limit the scope of the invention.
실시예 1 : 콜레스테롤 산화효소 생산 방선균의 검색Example 1 Screening of Cholesterol Oxidase-producing Actinomycetes
콜레스테롤 산화효소를 생산하는 방선균을 검색하기 위하여 계명대학교 자연과학대학 미생물학과 실험실에서 보유하고 있는 방선균을 콜레스테롤 산화효소 생산 기본 배지를 사용한 평판배지에서 3∼5일간 배양한 후, 0.5% 콜레스테롤이 첨가된 반응 완충액(pH 7.0)에 적신 paper disc를 얹어 적색(red color)을 생성하는 Allain method(Fukuda, H. M.; 1973)에 준한 플레이트 에세이(plate assay) 방법을 사용하여 콜레스테롤 산화효소 생산 방선균을 선별하였으며, 그 중 효소 생산능이 우수한 스트렙토마이세스 폴리크로모진스 IFO 13072(Streptomyces polychromogenesIFO 13072)를 본원 발명의 공시균으로 사용하였다.To detect actinomycetes producing cholesterol oxidase, the actinomycetes possessed by the Department of Microbiology, Keimyung University College of Natural Science, were incubated for 3 to 5 days in a plate medium using cholesterol oxidase production basal medium, and then 0.5% cholesterol was added. Cholesterol oxidase-producing actinomycetes were selected using a plate assay method according to the Allain method (Fukuda, HM; 1973), which produced a red color by placing a paper disc soaked in the reaction buffer (pH 7.0). Among them, Streptomyces polychromogenes IFO 13072 (excellent enzyme production ability) was used as the test specimen of the present invention.
실시예 2 : 콜레스테롤 산화효소에 대한 탄소원의 영향Example 2 Effect of Carbon Source on Cholesterol Oxidase
선별된 공시균의 배양은 7-10일 배양한 슬랜트(slant)로부터 기본 생육배지인 가용성 전분(souble starch) 1%, 펩톤(peptone) 2%, KH2PO40.1%, NaNO30.1%, MgSO4·7H2O 0.05% (pH 7.3) 조성의 배지에 슬랜트(slant)로부터 2백금이 접종하여 28℃, 150 rpm에서 36∼48시간 배양하여 사용할 때까지 -70℃에서 보존하였다.Cultivation of selected specimens was carried out from slant cultured for 7-10 days, 1% soluble starch, 2% peptone, 0.1% KH 2 PO 4, 0.1% NaNO 3 , MgSO 4 · 7H 2 O 0.05% (pH 7.3) in the medium was inoculated with platinum from the slant (slant) and stored at -70 ℃ until incubation for 36 to 48 hours at 28 ℃, 150 rpm.
효소 생산조건을 검토하기 위해 상기에서 제조한 생육 기본배지에 탄소원으로 덱스트린(dextrin), 프룩토스(fructose), 글루코스(glucose), 글리세롤(glycerol), 락토스(lactose), 말토스(maltose), 소듐 아세테이트(sodium acetate), 가용성 전분(soluble starch), 수크로즈(sucrose), 자일로즈(xylose)를 1%씩 첨가한 각각의 본배양 배지 25 mL에 전배양균을 3%되게 접종하여 28℃, 150 rpm에서 2∼5일간 배양하여 효소 활성을 측정하였다.In order to examine the conditions for enzyme production, the growth base medium prepared above was dextrin, fructose, glucose, glucose, glycerol, lactose, maltose and sodium as carbon sources. Inoculate 3% of precultured bacteria in 25 mL of each culture medium containing 1% of acetate, soluble starch, sucrose, and xylose. Enzyme activity was measured by incubating at 150 rpm for 2 to 5 days.
콜레스테롤 산화효소의 활성 측정은 공시균이 배양액중에 생산하는 색소의 영향을 고려하여 알라인 등의 방법(Allain, C. C. et al.; 1974)을 사용하였다. 즉 2 μM 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine), 35 μM 페놀(phenol), 2,375 units/L 의 페록시다제(peroxidase)(Sigma Co.)가 포함된 0.1 M 인산 완충용액(pH 7.0) 1 mL에 각각의 효소용액을 0.25 mL 첨가한 후 37℃에서 3분간 예열시킨 다음 10% Triton X-100(Merck Co.)에 13μmol/mL의 콜레스테롤(Sigma Co.)이 함유된 기질용액 0.05 mL를 첨가하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 반응액 중에 생성된 퀴노네이민 색소(quinoneimine dye)는 흡광도 500 nm에서 측정하였으며, 효소용액 중에 존재하는 색소의 흡수는 제외하였다. 콜레스테롤 산화효소의 활성은 37℃에서 1 μmol의 H2O2를 생성하는 효소의 양을 1 unit으로 하였으며, 생성된 H2O2의 양은 H2O2의 정량곡선을 이용하여 산출하였다.To measure the activity of cholesterol oxidase, Allene et al. (Allain, CC et al .; 1974) were used in consideration of the effect of pigments produced in the culture medium. 1 mL of 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) containing 2 μM 4-aminoantipyrine, 35 μM phenol, 2,375 units / L peroxidase (Sigma Co.) 0.25 mL of each enzyme solution was added to the solution, preheated at 37 ° C for 3 minutes, and then 0.05 mL of substrate solution containing 13 μmol / mL of cholesterol (Sigma Co.) was added to 10% Triton X-100 (Merck Co.). And reacted at 37 ° C. for 30 minutes. The quinoneimine dye produced in the reaction solution was measured at an absorbance of 500 nm, and the absorption of the dye present in the enzyme solution was excluded. Activity of the cholesterol oxidase is from 37 ℃ was the amount of enzyme that generates 1 μmol of H 2 O 2 with 1 unit, the amount of generated H 2 O 2 were calculated using the curve amount of H 2 O 2.
더 나아가, 효소 생산성이 우수한 탄소원을 0.5, 1, 2, 3%의 농도별로 첨가하여 효소생산 최적 농도를 결정하였다.Furthermore, the optimum concentration of enzyme production was determined by adding carbon sources having excellent enzyme productivity at concentrations of 0.5, 1, 2, and 3%.
실험 결과, 표 1에서 보는바와 같이 덱스트린(dextrin), 말토스(maltose),소듐 아세테이트(sodium acetate), 수크로즈(sucrose)의 순으로 비교적 높은 효소생산성을 나타냈으며, 락토스(lactose)와 가용성 전분(soluble starch)도 효소생산성이 양호하다고 판단되었다. 프룩토스(Fructose), 글루코스(glucose), 글리세롤(glycerol), 자일로스(xylose)는 효소생산성을 나타내지 않았다. 상기 결과는 이 등(Lee, I. A. et al.; Cholesterol oxidase를 생성하는 토양미생물의 분리 및 효소생산에 관한 연구; 1992)이 보고한 방선균 HSL-613균주의 경우, 갈락토스(galactose), 글루코스(glucose), 자일로스(xylose), 글리세롤(glycerol)이 효소 생산이 양호하다는 결과와 차이를 보임에 따라 본 공시균과 다른 특성을 가진다고 판단된다. 또한 김 등(Kim, H. S. et al.; Production and Characterization of Cholesterol oxidase fromStreptomycessp. No. 4; 1999)의 스트렙토마이세스 넘버 4(Streptomycessp. No. 4) 균주의 경우 가용성 전분, 글루코스, 덱스트린에서 효소 생산이 양호하였으나, 본원의 공시균은 글루코스에서 효소를 생산하지 않았다.As a result, as shown in Table 1, dextrin, maltose, sodium acetate, and sucrose showed relatively high enzyme productivity, lactose and soluble starch. Soluble starch was also judged to have good enzyme productivity. Fructose, glucose, glycerol and xylose did not show enzyme productivity. The results are as follows (Lee, IA et al .; Studies on the Separation and Enzyme Production of Soil Microorganisms Producing Cholesterol oxidase; 1992) For the Actinomycetes HSL-613 strain reported, galactose, glucose ), Xylose, and glycerol have different characteristics from the test specimens due to the difference between the results of good enzyme production. Soluble starch, glucose, dextrins were also found in the Streptomyces sp. No. 4 strain of Kim, HS et al .; Production and Characterization of Cholesterol oxidase from Streptomyces sp. The enzyme production was good at, but the present strain did not produce the enzyme in glucose.
표 1에서 탄소원의 종류에 따라 효소 생산의 차이를 보이므로, 이 중 효소 생산성이 우수한 탄소원인 덱스트린, 말토스, 소듐 아세테이트, 수크로즈의 농도에 따른 효소 생산성을 검토하였다. 그 결과 표 2에서 나타낸와 같이 1% 덱스트린 첨가시 가장 높은 효소 생산성을 나타내었다.Table 1 shows the difference in enzyme production according to the type of carbon source, the enzyme productivity according to the concentration of dextrin, maltose, sodium acetate, sucrose, the carbon source excellent in the enzyme productivity was examined. The results showed the highest enzyme productivity when 1% dextrin was added as shown in Table 2.
실시예 3 : 콜레스테롤 산화효소에 대한 질소원의 영향Example 3 Effect of Nitrogen Sources on Cholesterol Oxidase
질소원의 경우, 실시예 2에서 탄소원의 영향을 조사하기 위해 사용한 생육 기본배지를 이용하여 유기 질소원으로는 옥수수 침지액(corn steep liquor), 쇠고기 추출물(meat extract), 맥아 추출물(malt extract), 대두가루(soybean meal), 카자미노산(casamino acid), 효모 추출물(yeast extract), 펩톤(peptone), 트립톤(tryptone), 요소(urea)를 2%, 무기 질소원으로는 질산 나트륨(sodiumnitrate), 질산 암모늄(ammonium nitrate), 황산 암모늄(ammonium sulfate), 염화 암모늄(ammonium chloride)을 0.5% 농도로 각각 첨가하여 탄소원과 동일한 방법으로 효소 활성을 측정하였다. 또한 가장 효소 생산성이 우수한 질소원을 0.5, 1, 2, 3, 4, 5%의 농도별로 첨가하여 최적 농도를 결정하였다.In the case of the nitrogen source, the organic nitrogen source was used as the growth base medium used to investigate the effect of the carbon source in Example 2, and the organic nitrogen source was corn steep liquor, beef extract, malt extract, soybean. 2% of soybean meal, casamino acid, yeeast extract, peptone, tryptone, urea, sodium nitrate and nitrate as inorganic nitrogen sources Ammonium (ammonium nitrate), ammonium sulfate (ammonium sulfate) and ammonium chloride (ammonium chloride) were each added at a concentration of 0.5% to measure the enzyme activity in the same manner as the carbon source. In addition, the optimum concentration was determined by adding the nitrogen source having the highest enzyme productivity for each concentration of 0.5, 1, 2, 3, 4, 5%.
콜레스테롤 산화효소 생산에 미치는 탄소원의 영향 중에서 표 2에서 보는바와 같이 덱스트린 첨가 시, 효소생산성이 높은 결과를 바탕으로, 탄소원으로 덱스트린 1%의 존재하에서 질소원의 영향을 조사하였다. 그 결과 표 3에서 보는바와 같이 유기질소원으로 카자미노산과 쇠고기 추출물(beef extract) 첨가시 콜레스테롤 산화효소의 생산이 가장 우수하였으며, 효모 추출물, 트립톤, 펩톤도 양호하였으나, 요소, 옥수수 침지액, 맥아 추출물(malt extract)에서는 효소를 생산하지 않았다. 무기질소원의 경우는 질산 나트륨이 양호하였으나 유기질소원에 비해 비교적 생산성이 낮았다. 상기 결과는 이 등(Lee, I. A. et al.; 1992)의 분리균주는 효모 추출물이 효소 생산이 우수하다는 결과 및 김 등(Kim, H. S. et al.;1999)의 분리균주 스트렙토마이세스 넘버 4가 옥수수 침지액에서 효소 생산이 가장 우수하다는 결과와 차이를 나타내었다.Among the effects of carbon source on cholesterol oxidase production, as shown in Table 2, the effect of nitrogen source in the presence of 1% dextrin as carbon source was investigated based on the result of high enzyme productivity when adding dextrin. As shown in Table 3, the production of cholesterol oxidase was the best when adding kazamino acid and beef extract (beef extract) as organic nitrogen sources, and yeast extract, tryptone, and peptone were also good, but urea, corn steep liquor, malt The malt extract did not produce enzymes. In the case of inorganic nitrogen source, sodium nitrate was good, but productivity was relatively low compared to organic nitrogen source. The results indicate that the isolates of Lee et al. (Lee, IA et al .; 1992) show that the yeast extract is excellent in enzyme production and that the strain strain Streptomyces No. 4 of Kim et al. (Kim, HS et al .; 1999) is isolated. The results showed the difference between the best enzyme production in corn steep liquor.
탄소원으로 효소 생산능이 우수한 덱스트린 1%를 첨가한 생산배지에 효소 생산성이 우수한 유기 질소원 및 무기 질소원을 각각 농도별로 첨가하여 효소 생산성을 비교하였다. 표 4에서 보는바와 같이 두 가지 질소원 모두 0.5% 첨가 시 효소의 생산이 가장 양호하였으며, 유기 질소원이 무기질소원 첨가시 보다 효소생산이 우수하였다.Enzyme productivity was compared by adding organic nitrogen source and inorganic nitrogen source with high enzyme productivity to each production medium to which dextrin 1% having high enzyme production capacity was added as a carbon source. As shown in Table 4, the production of enzyme was the best when both nitrogen sources were added 0.5%, and the organic nitrogen source was better than the inorganic nitrogen source.
실시예 4 : 콜레스테롤 산화효소의 정제Example 4 Purification of Cholesterol Oxidase
콜레스테롤 산화효소의 정제를 위해 덱스트린 1%, 카자미노산 0.5%, KH2PO40.1%, NaNO30.5%, MgSO4·7H2O 0.05% (pH 7.3) 조성의 생산최적배지 100 mL(500 mL 삼각플라스크 사용)에 전배양균을 3%가 되게 접종하여 28℃, 150rpm하에서 2일간 배양하였다. 배양액을 여과지로 여과하여 균체를 제거한 배양여액을 조효소액으로 하여 효소를 정제하였다. 효소의 정제는 조효소액 1 L에 (NH4)2SO4를 30% 포화되게 첨가하여 4℃에서 3시간 방치 후, 12,000 rpm에서(4℃) 15분 동안 원심분리하여 침전물을 제거하고, 상등액을 80% 포화되게 (NH4)2SO4를 첨가하여 4℃에서 24 시간 방치하였다. 30∼80% 포화 (NH4)2SO4획분을 동일조건에서 원심분리하여 얻은 침전물을 소량의 10 mM 인산 완충용액(pH 7.0)에 용해시켜 투석하여(2.582 units/mg)(NH4)2SO4침전획분으로 사용하였다. 콜레스테롤 친화성 컬럼 크로마토그래피(Cholesterol affinity column chromatography)는 카메이(Kamei) 등(Kamei, T. et al.; 1978)의 방법에 따라 콜레스테롤(Sigma Co.) 10 g을 증류수 100 mL에 넣고 가열하여 침전시킨 다음 컬럼(φ2.4×30 cm)에 충진하여 10 mM 인산 완충용액(pH 7.0)으로 평형화한 후, 투석한 (NH4)2SO4침전획분을 주입하였다. 효소 단백질의 용출은 사용 완충액으로 충분히 세척 후 0.1% 트리톤 X-100(Triton X-100)이 함유된 10 mM 인산 완충용액(pH 7.0)으로 용출하여 튜브(tube)당 3 mL씩 분취하였다.For the purification of cholesterol oxidase, 100 mL (500 mL) of optimal medium containing 1% of dextrin, 0.5% of kazamino acid, 0.1% of KH 2 PO 4 , 0.5% of NaNO 3 , 0.05% of MgSO 4 · 7H 2 O (pH 7.3) Erlenmeyer flasks) were inoculated to 3% precultured bacteria and incubated at 28 ° C. and 150 rpm for 2 days. The enzyme was purified by culturing the culture solution with a filter paper and removing the cells from the culture filtrate as a crude enzyme solution. Purification of the enzyme was carried out by adding 30% saturated (NH 4 ) 2 SO 4 to 1 L of the crude enzyme solution and leaving it at 4 ° C. for 3 hours, followed by centrifugation at 12,000 rpm (4 ° C.) for 15 minutes to remove the precipitate, and the supernatant. Was added to 80% saturated (NH 4 ) 2 SO 4 It was left at 4 ℃ 24 hours. A precipitate obtained by centrifuging 30-80% saturated (NH 4 ) 2 SO 4 fraction under the same conditions was dissolved in a small amount of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) and dialyzed (2.582 units / mg) (NH 4 ) 2 Used as SO 4 precipitate fraction. Cholesterol affinity column chromatography precipitated by heating 10 g of cholesterol (Sigma Co.) in 100 mL of distilled water according to the method of Kamei et al. (1978). After filling into a column (φ2.4 × 30 cm) and equilibrating with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), a dialysis (NH 4 ) 2 SO 4 precipitate fraction was injected. Elution of the enzyme protein was sufficiently washed with the used buffer, eluted with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.1% Triton X-100, and aliquots of 3 mL per tube.
상기 용출한 각 분획(fraction)(3 mL/tube)의 효소활성을 측정한 결과, 도 1에서 나타난 바와 같이 콜레스테롤 산화효소의 활성은 분획 번호(fraction number) 11∼17에서 우수하였다. 따라서, 상기 활성획분을 모아 아미콘 초여과 키트(Amicon ultrafiltration kit)로 농축하였다(24.4 units/mg). 정제된 콜레스테롤 산화효소는 표 5에서와 같이 정제도는 24.4배이고, 회수율은 23.2%를 나타내었다.As a result of measuring the enzyme activity of each of the eluted fractions (3 mL / tube), as shown in FIG. 1, the activity of cholesterol oxidase was excellent in fraction numbers 11 to 17. Therefore, the active fractions were collected and concentrated by Amicon ultrafiltration kit (24.4 units / mg). As shown in Table 5, purified cholesterol oxidase had a degree of purification of 24.4 times and a recovery of 23.2%.
정제 과정중 단백질 정량은 브래드포드법(Bradford method)(Bradford, M. M.; 1976)에 준하여 단백질 에세이 키트(protein assay kit)(Bio rad Co.)를 사용하였으며, 표준단백질은 보바인 세럼 알부민(bovine serum albumin)(Bio rad Co.)을 사용하였다.Protein quantification during purification was performed using a protein assay kit (Bio rad Co.) according to the Bradford method (Bradford, MM; 1976), and the standard protein is bovine serum albumin (bovine serum). albumin) (Bio rad Co.) was used.
실험예 1 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 정제도 및 분자량 측정Experimental Example 1 Measurement of Purity and Molecular Weight of Cholesterol Oxidase of the Present Invention
본 정제 효소의 정제도 및 분자량을 측정하기 위하여 라엠리(Laemmli, U. K.; 1970)의 방법에 준하여 미니-겔 키트(mini-gel kit)(Hoefer Co.)을 사용하여 12.5% SDS-폴리아크릴아마이드 겔(SDS-polyacrylamide gel) 전기영동을 수행하였다. 도 2(레인 B; lane B)에서와 같이, 본원의 정제효소는 단일 밴드(band)를 나타내어 모노머(monomer)인 단백질로 정제되었다. 도 2에서 레인 A는 표준 단백질(standard protein)에 해당되며 레인 C는 30∼80% 황산 암모늄{(NH4)2SO4} 침전획분을 나타낸다. 단백질의 검출은 쿠마시 브릴란트 블루 알-250(coomassie brilliant blue R-250)으로 염색하였으며, 마커 단백질(marker protein)로 포스포릴라제 b(phosphorylase b)(M.W. 94,000), 알부민(albumin)(M.W. 67,000), 오브알부민(ovalbumin)(M.W. 43,000), 탄산무수화효소(carbonic anhydrase)(M.W. 30,000), 트립신 억제제(trypsin inhibitor)(M.W. 20,100) 및 α-락토알부민(α-lactoalbumin)(M.W. 14,400)을 사용하였다. 본 효소의 분자량을 측정한 결과 도 3에서와 같이 약 52,000 Da정도인 것으로 추정되었다.12.5% SDS-polyacrylamide using a mini-gel kit (Hoefer Co.) according to the method of Laemmli, UK; 1970, to determine the purity and molecular weight of the purified enzyme. Gel (SDS-polyacrylamide gel) electrophoresis was performed. As shown in Figure 2 (lane B; lane B), the purified enzyme of the present application showed a single band (purity) was purified as a monomer (monomer) protein. In FIG. 2, lane A corresponds to a standard protein and lane C represents 30-80% ammonium sulfate {(NH 4 ) 2 SO 4 } precipitate fraction. Protein detection was stained with Coomassie brilliant blue R-250, phosphorylase b (MW 94,000), albumin (albumin) (marker protein) MW 67,000), ovalbumin (MW 43,000), carbonic anhydrase (MW 30,000), trypsin inhibitor (MW 20,100) and α-lactoalbumin (α 14,400) ) Was used. As a result of measuring the molecular weight of the enzyme, it was estimated to be about 52,000 Da as shown in FIG. 3.
상기와 같은 결과는 방선균 유래인 카메이 등(Kamei, T. et al.; 1978)의 스트렙토마이세스 바이올라센스(Streptomyces violascens)가 생산하는 콜레스테롤 산화효소의 분자량이 61,000 Da, 이 등(Lee, H. S. et al.; 1992)의 스트렙토마이세스 속 HSL613(Streptomycessp. HSL613)이 생산하는 효소의 분자량이 59,500 Da, 김 등(Kim, H. S. et al.; 1999)의 스트렙토마이세스속 넘머 4(Streptomycessp. No. 4)가 생산하는 효소의 분자량이 60,000 Da이라는 보고와 차이를 나타내었으나, 이노우에 등(Inouye, Y. et al.; 1982)이 보고한 다른 방선균 속인 스트렙토베르티실리움 콜레스테롤리쿰(Streptoverticillium cholesterolicum) 유래의 분자량 56,000 Da 보다는 다소 작은 크기의 결과를 보였다. 또한 방선균 이외의 다른 균이 생산하는 효소의 분자량으로 쉬로칸 등(Shirokane, Y. et al.; 1977)의 57,000, 이 등(Lee, S. Y. et al; 1989)의 56,000, 푸쿠야마 등(Fukuyama, M. et al.; 1979)의 55,000, 박 등(Park, S. H. et al.; 1998)의 52,000과는 비슷한 결과이며, 우와지마 등(Uwajima, T. et al.; 1973)의 31,000 Da보다는 다소 큰 분자량의 콜레스테롤 산화효소인 것으로 추정되었다.These results indicate that the molecular weight of cholesterol oxidase produced by Streptomyces violascens of Kamei et al. (1978) derived from actinomycetes is 61,000 Da, Lee et al. al .; 1992), the molecular weight of the enzyme produced by Streptomyces sp. HSL613 of 59,500 Da, Kim, HS et al. (1999), Streptomyces sp. No. 4) is eoteuna indicate the report to the difference of molecular weight 60,000 Da of the enzyme production, such as Inoue (Inouye, Y. et al .; 1982 ) reported by other actinomycetes Streptomyces lay suberic tisil Solarium cholesterol rikum (Streptoverticillium cholesterolicum) Results were somewhat smaller than the derived molecular weight of 56,000 Da. In addition, the molecular weight of enzymes produced by bacteria other than actinomycetes is 57,000 from Shirokane et al. (1977), 56,000 from Lee et al. (Ye et al; 1989), Fukuyama et al. Similar to 55,000 in M. et al. (1979) and 52,000 in Park, SH et al. (1998), and somewhat less than 31,000 Da in Uwajima, T. et al. (1973). It was assumed to be a large molecular weight cholesterol oxidase.
실험예 2 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 온도 안정성 조사Experimental Example 2 Investigation of Temperature Stability of Cholesterol Oxidase of the Present Invention
본원 발명의 콜레스테롤 산화효소의 온도 안정성을 조사하기 위하여 100 mM 인산 완충용액(pH 7.0)에 효소를 첨가하여 얻은 효소액을 25℃에서 60℃까지의 각온도에서 10분, 20분, 30분, 40분, 50분간 열처리한 후, 급냉각시켜 37℃에서 잔존효소 활성을 측정하였다.In order to investigate the temperature stability of the cholesterol oxidase of the present invention, the enzyme solution obtained by adding the enzyme to 100 mM phosphate buffer solution (pH 7.0) was 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, and 40 minutes at each temperature from 25 ° C to 60 ° C. After heat treatment for 50 minutes, the solution was quenched and the residual enzyme activity was measured at 37 ° C.
본원 발명의 콜레스테롤 산화효소의 온도 안정성은 도 4에서 나타낸 것과 같이 25℃에서 30분까지 거의 안정하였으나, 이 후에는 50%이하로 급격히 실활되었으며 다른 온도에서는 10분간 열처리 시에도 효소활성이 급격히 저하되었다. 이 결과는 이 등(Lee, H. S. et al.; Purification and Chracterization of Cholesterol Oxidase Produced by Soil Microorgarnism HSL613; 1992)이 보고한 스트렙토마이세스속 HSL613(Streptomyces sp.HSL613)의 콜레스테롤 산화효소의 활성이 15분 열처리시 45℃까지 안정했다는 보고와 박 등(Park, S. H. et al.; Purification and characterization of cholesterol oxidase produced byRhodococcussp. 3T6-5MJ isolated from Changran-jeot; 1998)이 보고한 로도코커스속 3T6-5MJ(Rhodococcussp. 3T6-5MJ) 유래의 효소가 30-45℃까지 안정하다는 보고 및 김 등(Kim, H. S. et al.; Production and Characterization of Cholesterol oxidase fromStreptomycessp. No. 4; 1999)이 보고한 스트렙토마이세스 속 넘버 4(Streptomycessp. No. 4) 유래의 효소가 30-40℃까지 안정하다는 보고와는 차이를 보였으며, 열에 대한 안정성이 낮은 효소라고 판단되었다.The temperature stability of the cholesterol oxidase of the present invention was almost stable at 25 ° C. up to 30 minutes as shown in FIG. 4, but thereafter, it was rapidly deactivated to 50% or lower, and the enzyme activity was rapidly decreased even after heat treatment for 10 minutes at other temperatures. . The results were as follows: Lee, HS et al .; Purification and Chracterization of Cholesterol Oxidase Produced by Soil Microorgarnism HSL613; 1992 reported that 15 minutes of cholesterol oxidase activity of Streptomyces sp. Rhodococcus 3T6-5MJ reported by Park et al. (Park, SH et al .; Purification and characterization of cholesterol oxidase produced by Rhodococcus sp. 3T6-5MJ isolated from Changran-jeot; 1998) ( Rhodococcus sp. 3T6-5MJ) derived enzymes are stable up to 30-45 ° C and reported by Kim et al. (Product and Characterization of Cholesterol oxidase from Streptomyces sp. No. 4; 1999) The enzyme from Streptomyces sp. No. 4 was stable up to 30-40 ° C., and was found to be low in heat stability.
실험예 3 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 pH 안정성 조사Experimental Example 3: pH stability investigation of the present invention cholesterol oxidase
본원 발명의 콜레스테롤 산화효소의 pH 안정성을 조사하기 위하여 pH 4에서 pH 10까지 pH가 다른 여러 종류의 완충용액과 효소액을 혼합하여 4℃에서 10분, 20분, 30분, 40분, 50분간 처리한 후, 그 잔존 효소활성을 측정하였다. 사용 완충액은 pH 4.0-6.0은 50 mM 시트르산 완충용액(citrate buffer), pH 6.0-8.0은 50 mM 인산 완충용액(phosphate bufffer) 그리고 pH 8.0-10.0은 50 mM 글리신-NaOH 완충용액(glycin-NaOH buffer)을 각각 사용하였다. 효소의 pH 안정성은 도 5에서와 같이 pH 6-7까지의 범위에서 70% 이상 안정한 것으로 나타났으나 나머지 pH에서는 처리 10분 후 50%이상 실활되는 결과를 보였다. 상기 결과는 이 등(Lee, H. S. et al.; 1992)이 보고한 스트렙토마이세스 속 HSL613(Streptomycessp. HSL613) 유래의 효소가 pH 6-11까지 안정하다는 결과와 이노우에 등(Inouye, Y. et al.; 1982)의 스트렙토베르티실리움 콜레스테롤리쿰(Streptoverticillium cholesterolicum)이 생산한 효소가 pH 4-12.5까지 안정하였다는 결과 및 김 등(Kim, H. S. et al.; 1999)의 스트렙토마이세스 속 넘버 4(Streptomycessp. No. 4)가 생산하는 효소가 pH 6.0-9.0까지 안정하다는 결과에 비해 안정성의 범위가 좁은 효소라고 사료되었다.In order to investigate the pH stability of the cholesterol oxidase of the present invention, a mixture of various buffers and enzyme solutions having different pH from pH 4 to pH 10 was treated at 4 ° C. for 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes, and 50 minutes. After that, the remaining enzyme activity was measured. The buffer used was 50 mM citric acid buffer (pH 4.0-6.0), 50 mM phosphate buffer (pH 6.0-8.0) and 50 mM glycine-NaOH (pH 8.0-10.0). ) Were used respectively. The pH stability of the enzyme was found to be 70% or more stable in the range of pH 6-7 as shown in FIG. The results showed that the enzymes derived from Streptomyces sp. HSL613 of Streptomyces sp. HSL613, reported by Lee, HS et al. (1992), were stable up to pH 6-11 and Inouye, Y. et. al .; 1982) showed that the enzyme produced by Streptoverticillium cholesterolicum was stable up to pH 4-12.5, and Kim, HS et al. (1999), Streptomyces genus number 4 The enzyme produced by Streptomyces sp. No. 4 is stable to pH 6.0-9.0.
실험예 4 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 반응 최적 온도 조사Experimental Example 4 investigation of the optimum temperature of the cholesterol oxidase of the present invention
본원 발명 콜레스테롤 산화효소의 활성에 미치는 반응 최적 온도를 조사하기 위해 100 mM 인산 완충용액(pH 7.0)에서 13 mM 콜레스테롤을 기질로 사용하여 25℃에서 60℃까지 각 온도에서 반응시킨 후 활성을 측정하였다. 도 6에서 나타난 바와 같이 반응 최적 온도는 37℃였으며, 이는 리우 등(Liu, W. et al.; 1985), 이 등(Lee,, H. S. et al.; 1992), 와타나베 등(Watanabe, K. et al.; 1989), 박등(Park, S. H. et al.; 1998)이 분리한 효소의 반응 최적 온도가 50℃부근이라는 보고와 다르나, 이 등(Lee, S. Y. et al.; 1989), 김 등(Kim, H. S. et al.; 1999)이 보고한 결과와는 유사하였다.In order to investigate the optimal reaction temperature on the activity of cholesterol oxidase of the present invention, 13 mM cholesterol was used as a substrate in 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) and the activity was measured after reacting at each temperature from 25 ° C. to 60 ° C. . As shown in FIG. 6, the optimum reaction temperature was 37 ° C., which was Liu et al. (Liu, W. et al .; 1985), Lee et al., Lee et al. (1992), Watanabe et al. (Watanabe, K. et al .; 1989), Park et al. (Park, SH et al .; 1998) differed from the report that the optimum reaction temperature for enzymes was around 50 ° C. Lee et al. (Lee, SY et al .; 1989), Kim et al. Similar results reported by (Kim, HS et al .; 1999).
실험예 5 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 최적 pH 조사Experimental Example 5 investigation of the optimal pH of the present invention cholesterol oxidase
본원 발명 콜레스테롤 산화효소의 활성에 미치는 pH의 영향을 조사하기 위하여 효소반응액을 pH 5-10까지의 각 완충용액을 사용하여 37℃에서 기질과 반응시킨 후 활성을 측정하였다. 사용 완충액은 pH 4.0-6.0은 50 mM 시트르산 완충용액(citrate buffer), pH 6.0-8.0은 50 mM 인산 완충용액(phosphate bufffer) 그리고 pH 8.0-10.0은 50 mM 글리신-NaOH 완충용액(glycin-NaOH buffer)을 각각 사용하였다.In order to investigate the effect of pH on the activity of cholesterol oxidase of the present invention, the enzyme reaction solution was reacted with a substrate at 37 ° C. using each buffer solution up to pH 5-10, and then the activity was measured. The buffer used was 50 mM citric acid buffer (pH 4.0-6.0), 50 mM phosphate buffer (pH 6.0-8.0) and 50 mM glycine-NaOH (pH 8.0-10.0). ) Were used respectively.
실험 결과, 도 7에서 나타난 바와 같이 pH 7.0에서 효소활성이 가장 우수하였으며, 상기 결과는 푸쿠야마(Fukuyama, M. et al.; 1979)가 분리한 효소의 반응 최적 pH가 5인 것과는 다르나, 대부분의 보고에서 콜레스테롤 산화효소의 반응최적 pH가 6.0∼7.5범위라는 보고(Kim, H. S. et al., 1999; Lee, H. S. et al., 1992; Lolekha, P. H. et al., 1996; Park, S. H. et al., 1998; Stadtman. T. C. et al., 1954; Weyman, A. E., 1974)와 일치하였다.As a result, as shown in Figure 7, the enzyme activity was the best at pH 7.0, the results are different from the optimum pH of the reaction of the enzyme separated by Fukuyama (M. et al .; 1979) is 5, most The report shows that the optimum pH of cholesterol oxidase ranges from 6.0 to 7.5 (Kim, HS et al., 1999; Lee, HS et al., 1992; Lolekha, PH et al., 1996; Park, SH et al). , 1998; Stadtman.TC et al., 1954; Weyman, AE, 1974).
실험예 6 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소의 기질농도에 따른 반응속도의 변화 조사Experimental Example 6: Investigation of the change in reaction rate according to the substrate concentration of cholesterol oxidase of the present invention
본원 발명 콜레스테롤 산화효소의 기질농도에 따른 반응속도를 조사하기 위하여 반응액에 기질인 콜레스테롤의 농도를 1, 2.5, 5, 10, 13 mM가 되게 첨가하여 효소반응을 수행하여 린네워버-버크 플롯(Lineweaver-Burk plot)을 이용하여 분석하였으며(도 8) Km치는 25 mM인 것으로 나타났다. 도 8에서 속도{velocity(V)}는 비활성도(specific activity)(units/mg)로서 표현되어졌다.In order to investigate the reaction rate according to the substrate concentration of cholesterol oxidase of the present invention, the concentration of cholesterol as a substrate was added to the reaction solution to 1, 2.5, 5, 10, 13 mM to carry out the enzymatic reaction, and a Linnewer-Buck plot ( Lineweaver-Burk plot) was used to analyze the Km value of 25 mM. In FIG. 8 the velocity {velocity (V)} is expressed as specific activity (units / mg).
실험예 7 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소에 대한 금속이온의 영향 조사Experimental Example 7: Investigation of the effect of metal ions on cholesterol oxidase of the present invention
금속 이온이 본 효소활성에 미치는 영향을 검토하기 위해 각각의 금속이온 1 mM 존재하에서 효소활성을 측정하였다. 표 6에 나타난 바와 같이, 본 효소는 Mn 이온의 존재시에는 다소 활성이 촉진되었으며 Cu, Fe, Hg 이온의 존재시에는 효소활성이 40-80% 정도 실활되었고 특히, 1 mM HgCl2에 의해 약 84% 이상의 효소활성이 저해되었다. 이 결과는 이 등(Lee, H. S. et al.; 1992), 이노우에 등(Inouye, Y. et al.; 1982)의 보고와 다소 차이를 보이나 Hg 이온에 의한 콜레스테롤 산화효소에 대한 강력한 저해는 거의 모든 보고와 일치하였다.In order to examine the effect of metal ions on the present enzyme activity, enzyme activity was measured in the presence of 1 mM of each metal ion. As shown in Table 6, the enzyme was slightly promoted in the presence of Mn ions and inactivated by 40-80% in the presence of Cu, Fe, and Hg ions, especially by 1 mM HgCl 2 . More than 84% of enzyme activity was inhibited. These results are somewhat different from those reported by Lee et al. (1992) and Inouye et al. (1982), but the strong inhibition of cholesterol oxidase by Hg ions is almost all. Consistent with the report.
실험예 7 : 본 발명 콜레스테롤 산화효소에 대한 저해제의 영향 조사Experimental Example 7: Investigation of the Effect of Inhibitors on Cholesterol Oxidase of the Present Invention
본원 발명 콜레스테롤 산화효소의 활성부위의 특성을 조사하기 위해 각종 저해제의 첨가에 따른 효소의 활성을 검토하였다. 각 저해제 1 mM이 존재시에 효소활성에 미치는 영향은 표 7에 나타난 바와 같이 머캡토에탄올(mercaptoethanol)에 의해 91%, 디티오쓰레이톨(dithiothreitol)의 존재시 거의 100%, ρ-클로로머큐리벤조산(ρ-Chloromercuribenzoic acid), 이소니코틴산(Isonicotinic acid) 존재시 각각 30%, 78%의 저해를 받는 것으로 나타났으며, 다른 저해제는 효소활성에 거의 영향을 미치지 않았다. 상기 결과에서 본 효소의 활성부위에는 디설파이드 결합(disulfide bond)이 존재하는 것으로 추정되며, 킬레이트제(chelating agent)에는 저해가 나타나지 않은 점은 쉬로칸 등(Shirokane, Y. et al.; 1977)의 보고와 유사하나 콜레스테롤 산화효소가 EDTA에 다소 저해를 받는다는 이 등(Lee, H. S. et al.; 1992)의 보고나 요오드(iodine)에 민감하게 저해 받는다는 이노우에등(Inouye, Y. et al.; 1982)의 보고와 비교시 효소학적 특성이 다른 성질의 효소라고 추정되었다.In order to investigate the characteristics of the active site of cholesterol oxidase of the present invention, the activity of the enzyme according to the addition of various inhibitors was examined. The effect of 1 mM of each inhibitor on the enzyme activity was 91% by mercaptoethanol, almost 100% in the presence of dithiothreitol, and ρ-chloromercurybenzoic acid, as shown in Table 7. (ρ-Chloromercuribenzoic acid) and isonicotinic acid were inhibited by 30% and 78%, respectively. Other inhibitors had little effect on enzyme activity. The results suggest that disulfide bonds exist in the active site of the enzyme, and that chelating agents do not show inhibition by Shirokane et al. (1977). Similar to the report, but reports of cholesterol oxidase are somewhat inhibited by EDTA (Lee, HS et al .; 1992) or iodine sensitively Inouye, Y. et al .; 1982 In comparison with the report of), the enzymatic properties were estimated to be enzymes of different properties.
이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명의 스트렙토마이세스 속 유래의 균주로부터 콜레스테롤 산화효소의 생산방법은 스트렙토마이세스 폴리크로모진스 IFO 13072 균주를 공시균으로 하여 콜레스테롤 산화효소에 대한 탄소원 및 질소원의 영향을 조사하여 최적 생산배지 조건을 제공하는 효과가 있으므로 농업 및 식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.As described above, the method for producing cholesterol oxidase from the strain derived from Streptomyces sp. Of the present invention as described above using the Streptomyces polychromogens IFO 13072 strain as a co-bacteria, a carbon source for cholesterol oxidase and Investigation of the effect of the nitrogen source has the effect of providing the optimum production medium conditions, so it is a very useful invention for agriculture and food industry.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0050757A KR100464674B1 (en) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0050757A KR100464674B1 (en) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20040018773A true KR20040018773A (en) | 2004-03-04 |
KR100464674B1 KR100464674B1 (en) | 2005-01-03 |
Family
ID=37323983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR10-2002-0050757A KR100464674B1 (en) | 2002-08-27 | 2002-08-27 | A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100464674B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102380347B (en) * | 2010-09-06 | 2014-01-29 | 江南大学 | Cholesterol oxidase affinity matrix, synthesis and large-scale purification method thereof for cholesterol oxidase |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2924875A1 (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-29 | Boehringer Mannheim Gmbh | METHOD FOR OBTAINING CHOLESTERIN OXIDASE |
JPS6030511B2 (en) * | 1982-11-09 | 1985-07-17 | 東洋紡績株式会社 | Method for producing cholesterol oxidase |
KR860000153B1 (en) * | 1983-05-31 | 1986-02-27 | 한국과학기술원 | Preparing process of cholesterol oxidase from the microorganism(kctc 8176 p) |
-
2002
- 2002-08-27 KR KR10-2002-0050757A patent/KR100464674B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100464674B1 (en) | 2005-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2849773B2 (en) | Method for producing transglutaminase from Streptomyces | |
Ramapriya et al. | Partial purification and characterization of exoinulinase produced from Bacillus sp. | |
WO2013051682A1 (en) | Novel glucose dehydrogenase | |
EP0911415B1 (en) | Microbiological manufacture of L-ascorbic acid | |
KR100464674B1 (en) | A method for producing cholesterol oxidase from Streptomyces sp. | |
JP6288332B2 (en) | Novel glucose dehydrogenase | |
JPH0284178A (en) | N-acetyl hexosamine dehydrogenase, its production and quantification of n-acethyl glucosamine or n-acethyl galactosamine using same and kit therefor | |
US4420562A (en) | Method for producing creatinase | |
DE68913128T2 (en) | Process for the preparation of L-alanine dehydrogenase and microorganism strain of the genus Sporolactobacillus. | |
CA1211728A (en) | Primary and secondary alcohol dehydrogenase enzymes and use thereof | |
EP0257986B1 (en) | Pyruvate oxidase having high thermal stability, analytical methods using it and analytical reagents containing it | |
EP0243167A1 (en) | A novel microorganism, a novel esterase and method for preparing the same | |
JP3782621B2 (en) | Histamine dehydrogenase and process for producing the same | |
EP0091810A2 (en) | Aldehyde oxidase, process for its production and microorganism therefor | |
JPH0242980A (en) | Pyranose oxidase and production thereof | |
JP3959439B2 (en) | Thermostable trehalase and its production method | |
JP5010291B2 (en) | Method for producing new uricase | |
JP3040228B2 (en) | L-fucose dehydrogenase, method for producing the same, and method for quantifying L-fucose | |
JP3649765B2 (en) | Novel glycerol kinase and process for producing the same | |
JP3781806B2 (en) | Novel pyruvate oxidase, its production method and pyruvate analysis method | |
JPH0218064B2 (en) | ||
JPS6248379A (en) | Production of cephalosporin c acylase | |
JPS6248380A (en) | Production of cephalosporin c acylase | |
Suzuki et al. | Acetylputrescine deacetylase from Micrococcus luteus K-11 | |
JP3532937B2 (en) | Novel NADPH-dependent diaphorase having high heat resistance and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121204 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131121 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |