KR20110117556A - A chitinase and a use of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 및 산성 pH 조건에서 키틴 분해능을 갖고, E. coli 발현 시스템(expression system)에서 발현될 수 있는 키티나아제 및 상기 키티나아제 유전자를 이용하여 제조한 재조합 생촉매에 관한 것으로서, 본 발명은 신규한 키티나아제 또는 상기 키티나아제를 암호화하는 유전자를 제공함으로써 의약품 분야 및 기능성 식품 분야를 포함한 키티나아제가 응용되는 다향한 산업분야에 이용될 수 있다.The present invention has chitin resolution at high temperature and acidic pH conditions, E. The present invention relates to a chitinase that can be expressed in a coli expression system and a recombinant biocatalyst prepared using the chitinase gene. The present invention relates to a novel chitinase or a gene encoding the chitinase. By providing the drug can be used in a variety of industries, such as the application of chitinases, including pharmaceuticals and functional foods.

Description

신규한 키티나아제 및 그 용도{A CHITINASE AND A USE OF THE SAME}Novel chitinase and its use {A CHITINASE AND A USE OF THE SAME}

본 발명은 고온 및 산성 pH에서 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 키티나아제; 이를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열; 상기 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 벡터; 상기 벡터로 형질전환된 형질전환체; 상기 형질전환체, 이의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액, 상기 무세포 배양액의 농축액 및 상기 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매에 관한 것이다.The present invention provides chitinase having chitin resolution and chitosan resolution at high temperature and acidic pH; Nucleotide sequences encoding them; A vector comprising said nucleotide sequence; Transformants transformed with the vector; At least one selected from the group consisting of the transformant, the culture thereof, the cell-free culture medium thereof, the concentrate of the culture medium, the concentrate of the cell-free culture medium, and the recombinant chitinase prepared by expressing the transformant as an active ingredient. It relates to a biocatalyst having chitin resolution and chitosan resolution comprising.

키틴(GlcNAc)은 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine, NAG)이 β-1,4 결합으로 연결된 선형 중합체(linear polymer)인 천연 고분자 물질(biopolymer)이다. 상기 키틴은 게, 새우, 곤충 등의 갑각류와 거미, 개미, 메뚜기 등의 곤충의 주요 외피 구성 성분이고, 곰팡이나 세균 또는 녹조류 등의 미생물의 세포벽을 구성하는 물질이며, 자연계에 셀룰로우스 다음으로 많이 존재하는 고분자 물질이다. 또한, 키토산은 키틴의 아세틸기가 탈락된 형태의 중합체이다. 상기 키틴은 물속 생물권에서만 약 100 억톤 이상이 매년 생산되는 것으로 추정되고 있다.Chitin (GlcNAc) is N - acetyl glucosamine (N -acetylglucosamine, NAG) polymer linked by a linear β-1,4 bond (linear polymer) a natural polymeric substance (biopolymer). The chitin is a major shell component of crustaceans such as crabs, shrimps, insects, and insects such as spiders, ants, and grasshoppers, and is a substance constituting cell walls of microorganisms such as fungi, bacteria, or green algae, followed by cellulose in nature. It is a polymer that exists a lot. Chitosan is also a polymer in which the acetyl group of chitin is eliminated. It is estimated that more than 10 billion tons of chitin are produced annually in the water biosphere alone.

상기 키틴은 최근에 중요한 천연자원으로서 그 응용성이 점차 증가되고 있다. 특히, 키틴의 가수분해에 의해 생산되는 D-글루코사민(D-glucosamine, DGA)과 D-글루코사민의 아세틸화 형태인 N-아세틸글루코사민은 퇴행성 관절염에 뛰어난 효과를 나타낼 뿐만 아니라 항염증, 심장보호, 간장보호, 물질동화 촉진에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 키틴의 단량체인 N-아세틸글루코사민은 생체 내 결합조직이나 힘줄, 연골조직 등의 당단백질을 만드는 주요성분으로 작용하는데, N-아세틸글루코사민을 포함하는 당단백질은 세포와 세포 사이를 연결하는 결합물질로서 조직이나 기관의 완전한 유지에 필수적이다. 또한, N-아세틸글루코사민은 소화관의 점막을 구성하는 주요성분으로 소화관의 궤양치료에도 도움을 주며 체내에서 N-아세틸글루코사민이 D-글루코사민보다 점막세포에서의 이동률이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 따라서, N-아세틸글루코사민이 D-글루코사민보다 생물 신소재로서의 효용가치가 더욱 높을 것으로 판단된다.The chitin has recently been increasingly applied as an important natural resource. In particular, N -acetylglucosamine, an acetylated form of D-glucosamine (DGA) and D-glucosamine, produced by hydrolysis of chitin, has excellent effects on degenerative arthritis, as well as anti-inflammatory, cardioprotective, and hepatic It is also known to be effective in protecting and promoting material assimilation. N- acetylglucosamine, a monomer of chitin, acts as a major component to make glycoproteins such as connective tissues, tendons, and cartilage tissues in vivo. Glycoproteins containing N- acetylglucosamine are binding materials that connect cells to cells. Essential for the complete maintenance of an organization or institution. In addition, N- acetylglucosamine is a major component of the mucous membranes of the digestive tract and helps treat ulcers in the digestive tract. N -acetylglucosamine is known to have a higher rate of migration in mucosal cells than D-glucosamine in the body. Therefore, N -acetylglucosamine is believed to have a higher utility value as a biological new material than D-glucosamine.

또한, 상기 키토산은 생체의 자연적인 치유 능력을 활성화하는 기능과 함께 생체리듬을 조절해주는 것으로 보고되어 있다. 또한, 체내에 과잉된 유해 콜레스테롤의 탈콜레스테롤 효과, 혈당조절 효과, 간 기능 개선 효과 및 항암 효과가 있고, 혈압상승의 원인이 되는 염화물 이온을 흡착하여 체외로 배출시킴으로써 혈압 상승 억제 작용을 하는 것으로 알려져 있다.In addition, the chitosan has been reported to regulate the biorhythm with the function of activating the natural healing ability of the living body. In addition, it has a decholesterol effect, excessive blood glucose control effect, liver function improvement effect and anticancer effect of excess harmful cholesterol in the body, and it is known to have an effect of inhibiting blood pressure increase by adsorbing chloride ions which cause blood pressure increase and discharged to the body. have.

상기한 바와 같이, 키틴은 자연계에서 풍부하게 존재하고, 지금도 계속해서 엄청난 양이 생산되고 있을 뿐만 아니라, 다양한 생리활성을 가지고 있으므로, 이들의 처리 및 재활용이 요구되고 있다.As mentioned above, chitin is present in abundance in nature and continues to be produced not only in tremendous amounts, but also in a variety of physiological activities, and their treatment and recycling are required.

상기 키틴 및 키토산의 활용과 관련하여, 상기 키틴 또는 키토산은 물에 용해되지 아니할(insoluble) 뿐만 아니라, 위장에서 분비되는 소화효소에 의해 분해되지 않는 고분자 물질로, 셀룰로오스와 같이 사람의 위장관에서 소화흡수되지 못한다는 단점이 있다. 따라서, 자연계에 풍부하게 존재할 뿐만 아니라, 다양한 생리활성을 가지는 키틴 또는 키토산을 생체 내에서 활성물질로서 효율적으로 이용하기 위해서는 그들의 올리고당 즉, 키틴 올리고당(chitin oligosaccharide)을 생산할 필요가 있다.In connection with the use of chitin and chitosan, the chitin or chitosan is a polymer material that is not only soluble in water but also degraded by digestive enzymes secreted from the stomach, and absorbed in the gastrointestinal tract of humans such as cellulose. There is a drawback to not being. Therefore, in order to efficiently utilize chitin or chitosan which not only exist in abundance in nature but also have various physiological activities as an active substance in vivo, it is necessary to produce their oligosaccharides, that is, chitin oligosaccharides.

자연계에서 풍부할 뿐만 아니라, 키틴 또는 키토산과 같이 다양한 생리활성을 갖는 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민은 의약용 및 기능성 식품 소재로서의 효용가치가 주목받고 있다.Chitin oligosaccharides or N- acetylglucosamine, which are rich in nature and have various physiological activities such as chitin or chitosan, have attracted attention for their useful value as medical and functional food materials.

상기 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민은 현재 키틴을 산을 이용하여 가수분해하는 산 가수분해법(acid hydrolysis)에 의해 생산되고 있다. 상기 산 가수분해법은 주로 키틴을 6N 내지 12N 농도의 염산(HCl)을 이용하여, 60 내지 80℃의 조건에서 처리하는 방법으로 수행되고 있다.The chitin oligosaccharide or N- acetylglucosamine is currently produced by acid hydrolysis, which hydrolyzes chitin with acid. The acid hydrolysis is mainly performed by treating chitin at 60 to 80 ° C. using hydrochloric acid (HCl) at a concentration of 6N to 12N.

상기 산 가수분해법의 경우, 산 가수분해 과정에서 키틴이 단당으로 분해되는 동시에 탈아세틸화가 일어나 N-아세틸글루코사민과 D-글루코사민이 동시에 생성된다는 문제점이 있다. 산 가수분해 조건을 달리 할 경우, N-아세틸글루코사민과 D-글루코사민의 상대적인 비율을 변화시킬 수 있으나, 상기 D-글루코사민의 생성량을 줄이기 위해, 상기 탈아세틸화를 억제하는 경우 즉, 산의 농도를 낮추거나 반응온도를 낮추느니 경우, 키틴으로부터 얻어지는 N-아세틸글루코사민의 양 즉, N-아세틸글루코사민의 생산효율이 낮아지는 문제점이 있다.In the case of the acid hydrolysis, chitin is decomposed into monosaccharides during acid hydrolysis, and deacetylation occurs, thereby simultaneously producing N- acetylglucosamine and D-glucosamine. If the acid hydrolysis conditions are different, the relative ratio of N- acetylglucosamine and D-glucosamine may be changed. However, in order to reduce the amount of D-glucosamine generated, the concentration of acid is inhibited. When lowering or lowering the reaction temperature, there is a problem that the amount of N- acetylglucosamine obtained from chitin, that is, the production efficiency of N- acetylglucosamine is lowered.

상기 산 가수분해법은 상기와 같은 문제점 외에도, 고농도의 산을 사용하기 때문에 장치의 부식이나 작업상의 위험이란 공정 상의 문제점, 인체에 유해한 불순물인 산성 폐기물(acidic wastes)의 발생과 같은 환경적인 문제점 및 산성 폐기물의 제거를 위한 복잡한 정제공정 및 N-아세틸글루코사민의 정제를 위한 공정의 필요 등에 따른 높은 생산가격과 같은 경제적인 문제점이 있다.In addition to the above problems, the acid hydrolysis method uses a high concentration of acid, so that the corrosion of the device or the risk of operation is a process problem, environmental problems such as generation of acidic wastes that are harmful impurities to the human body, and acid. There are economic problems such as high production prices due to the complex purification process for the removal of waste and the need for a process for the purification of N- acetylglucosamine.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 효소를 사용하여 키틴을 분해하는 방법 이 제시되고 있다. 효소 가수분해법은 키틴 가수분해 효소인 키티나아제를 이용하여 키틴을 분해하는 방법으로, 상기 키티나아제에 의한 효소 가수분해법은 키틴 분해과정에서 N-아세틸글루코사민의 탈아세틸화가 진행되지 않아, 부산물에 해당하는 D-글루코사민이 생기지 않으므로, 정제공정이 매우 단순할 뿐만 아니라, 높은 수율로 키틴 분해산물인 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민을 생산할 수 있고, 고농도의 산 대신에 자연계에 존재하는 효소를 이용하는 것이므로 환경상의 문제점이나 공정 상의 문제점이 발생되지 않는다는 장점이 있다.In order to solve the above problems, a method of decomposing chitin using an enzyme has recently been proposed. Enzymatic hydrolysis is a method of decomposing chitin using chitinase, a chitin hydrolase, and enzymatic hydrolysis by chitinase does not proceed with deacetylation of N- acetylglucosamine during chitin degradation. Since the corresponding D-glucosamine does not occur, the purification process is not only very simple, but also can produce chitin oligosaccharides or N- acetylglucosamine, which are high yields of chitin, and uses enzymes that exist in nature instead of high concentrations of acid. There is an advantage that no environmental problems or process problems occur.

그러나, 아직까지 이러한 효소들을 효율적으로 생산하고 이들을 이용하여 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민을 경제적으로 생산하는 기술이 개발되지 않아 산업적으로 적용되지 못하고 있는 실정이다.However, the technology for producing these enzymes efficiently and economically producing chitin oligosaccharides or N -acetylglucosamine using them has not been developed industrially.

상기 키티나아제를 이용하여 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민을 경제적으로 생산하는 기술을 개발하기 위해서는 키틴의 가수분해가 용이한 조건 즉, 고온 및 산성 pH에서 높은 반응 효율을 가지면서도, Escherichia coli expression system(E. coli expression system)과 같은 효소를 고효율로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 세포 내 과정에서 효소의 생물학적 활성을 강화할 수 있는 발현 시스템에서 발현될 수 있는 키티나아제의 개발이 시급히 요구되고 있다.In order to develop a technology for economically producing chitin oligosaccharides or N- acetylglucosamine using the chitinases, Escherichia has high reaction efficiency at easy hydrolysis conditions of chitin, that is, high temperature and acidic pH. coli expression system ( E. There is an urgent need for the development of chitinase that can be expressed in an expression system capable of producing enzymes such as coli expression systems in a high efficiency and enhancing the biological activity of enzymes in cellular processes.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 키틴 분해 활성을 가지고, 키틴의 분해가 용이한 고온 및 산성 조건 일 예로, 40℃ 이상의 온도 및 pH 4 내지 pH 6의 pH 조건에서도 키틴 분해능이 유지되며, 발현 시스템, 구체적으로 Escherichia coli expression system(E. coli expression system)에서 고효율로 발현이 가능한 키티나아제를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has chitin decomposition activity, chitin decomposition is easy to an example of the high temperature and acidic conditions, for example, chitin resolution even at a temperature of 40 ℃ or more and pH 4 to pH 6 Is maintained and expressed system, specifically Escherichia coli expression system ( E. It is an object of the present invention to provide a chitinase that can be efficiently expressed in a coli expression system.

또한, 상기 키티나아제의 아미노산 서열 및 이를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide an amino acid sequence of the chitinase and a polynucleotide sequence encoding the same.

또한, 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열에 신호서열이 포함된 폴리뉴클레오타이드 서열을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a polynucleotide sequence including a signal sequence in a polynucleotide sequence encoding the chitinase.

또한, 상기 각각의 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하는 벡터, 상기 각각의 벡터로 형질전환된 형질전환체, 상기 각각의 형질전환체, 이의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액, 상기 무세포 배양액의 농축액 및 상기 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the vector comprising the respective polynucleotide sequence, the transformants transformed with the respective vectors, the respective transformants, the culture thereof, the cell-free culture medium, the concentrate of the culture, the cell-free culture solution It is an object of the present invention to provide a biocatalyst having chitin resolution and chitosan resolution as an active ingredient comprising at least one selected from the group consisting of a concentrated solution and a recombinant chitinase prepared by expression in the transformant.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 키틴 가수분해능을 가지고, 40℃ 내지 60℃의 고온 조건 및 pH 4 내지 pH 6의 산성 pH조건에서도 우수한 가수분해 활성이 유지될 뿐만 아니라, 고효율 발현 시스템인 Escherichia coli 발현 시스템(E. coli expression system)에서 고효율로 발현될 수 있는 키티나아제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a chitin hydrolytic ability, not only excellent hydrolytic activity is maintained even at high temperature conditions of 40 ℃ to 60 ℃ and acidic pH conditions of pH 4 to pH 6, as well as a high efficiency expression system Escherichia It provides a chitinase that can be expressed with high efficiency in the coli expression system ( E. coli expression system).

또한, 본 발명은 상기 키티나아제의 아미노산 서열 및 이를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열에 신호서열이 포함된 폴리뉴클레오타이드 서열을 제공한다.The present invention also provides an amino acid sequence of the chitinase and a polynucleotide sequence encoding the same. The present invention also provides a polynucleotide sequence in which the signal sequence is included in the polynucleotide sequence encoding the chitinase.

또한, 본 발명은 상기 각각의 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하는 벡터, 상기 각각의 벡터로 형질전환된 형질전환체, 상기 각각의 형질전환체, 이의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액, 상기 무세포 배양액의 농축액 및 상기 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매를 제공한다.In addition, the present invention provides a vector comprising the respective polynucleotide sequence, transformants transformed with each of the vectors, each transformant, its culture, its cell-free culture, the concentrate of the culture, Provided are biocatalysts having chitin resolution and chitosan resolution, each containing at least one selected from the group consisting of concentrated cell-free culture medium and recombinant chitinase prepared by expressing the transformant as an active ingredient.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명자들은 자연에 풍부하게 존재할 뿐만 아니라, 매년 엄청난 양이 자연계에서 생산되어 그 처리방법이 제공되어야 할 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 가지고 있고, 특히 그 가수분해산물(키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민)이 우수한 기능성을 가지나, 인체가 생산되는 효소 중로는 가수분해되지 않는 비수용성 즉, 불용성(insoluble)의 천연고분자(biopolymer)인 키틴의 가수분해방법 특히, 효소를 이용한 가수분해방법을 연구하던 중, 40℃ 내지 60℃의 고온 조건 및 pH 4 내지 pH 6의 산성 pH조건에서도 우수한 가수분해 활성이 유지될 뿐만 아니라, 기존 키틴 가수분해효소와 달리 고효율 발현 시스템인 Escherichia coli 발현 시스템(E. coli expression system)에서 고효율로 발현될 수 있는 조건을 확립하여, Escherichia coli 발현 시스템을 통해 고효율로 발현시킬 수 있는 키티나아제를 발견하고 이의 유전자 서열을 확인하여, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다. In addition to being abundant in nature, the inventors of the present invention not only have to produce a huge amount every year in nature and provide a treatment method, but also have various functionalities, and especially the hydrolyzate (chitin oligosaccharide or N- acetylglucosamine) Among the enzymes produced by the human body, the hydrolysis method of chitin, a non-insoluble, insoluble natural polymer, which is not hydrolyzed, in particular, is being studied. In addition to maintaining excellent hydrolytic activity even at high temperature conditions of ℃ to 60 ℃ and acidic pH conditions of pH 4 to pH 6, unlike conventional chitin hydrolase Escherichia coli expression system ( E. By establishing conditions that can be expressed at high efficiency in a coli expression system), a chitinase that can be expressed at high efficiency through an Escherichia coli expression system was found and its gene sequence was confirmed, thereby completing the present invention.

본 발명에 있어서, 키틴은 환형동물, 원형동물, 절지동물이나 연체동물의 외피, 곰팡이와 같은 균류나 세균의 세포벽에 존재하는 뮤코다당의 1종으로, N-아세틸글루코사민이 β-1,4결합으로 중합된 천연고분자(biopolymer)이다. 상기 키틴은 셀룰로오스 다음으로 자연계에 많이 존재하는 고분자로, 물에 녹지 않고(insoluble), 반응성이 약하며, 셀룰로오스보다도 안정하다. 상기한 바와 같이, 지구상의 키틴 존재량은 놀랄 만큼 많고, 갑각류의 한 무리인 개각목의 동물만으로도 1년동안 수천억 톤(ton)의 키틴을 생산하는 것으로 보고되고 있다.In the present invention, chitin is a kind of mucopolysaccharide present in the cell walls of fungi such as fungi and bacteria, such as cyclic animals, prototype animals, arthropods or mollusks, and fungi, and N -acetylglucosamine binds β-1,4. It is a natural polymer polymerized with biopolymer. The chitin is a polymer present in nature after cellulose, which is insoluble in water, weak in reactivity, and more stable than cellulose. As mentioned above, the amount of chitin present on the planet is surprisingly high, and it is reported that even a single group of crustaceans, each species of wood, produces hundreds of billion tons of chitin in one year.

본 발명에 있어서, 키티나아제(chitinase)는 키틴을 가수분해하는 가수분해효소로, 일반적으로 N-아세틸글루코사민 중합체의 β-1,4 결합을 가수분해하는 효소이다. 키틴을 가수분해하는 효소인 리조짐(lysozyme)가 구분되며, 주로 키틴, 콘드로이틴과 그 수용성 유도체인 글리콜 키틴을 가수분해하나, 펩티드글리칸은 분해하지 못하는 것으로 보고되고 있다.In the present invention, chitinase is a hydrolase that hydrolyzes chitin, and is generally an enzyme that hydrolyzes β-1,4 bonds of N- acetylglucosamine polymers. Lysozyme, an enzyme that hydrolyzes chitin, is distinguished, and it has been reported to hydrolyze chitin, chondroitin and glycol chitin, which are water-soluble derivatives thereof, but not peptideglycans.

본 발명에 있어서, 배양물이란 세포, 바람직하게는 미생물, 더욱 바람직하게는 바실러스 속(Bacillus sp) 미생물 유래 키티나아제를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 벡터로 형질전환된 형질전환체를 배양한 배양배지를 의미하며, 상기 배양배지는 배양된 미생물을 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the culture refers to a culture in which a transformant transformed with a vector comprising a nucleotide sequence encoding a cell, preferably a microorganism, more preferably a Bacillus sp microorganism-derived chitinase. Means a medium, the culture medium may be one containing cultured microorganisms.

본 발명에 있어서, 무세포(cell-free) 배양액이란 세포 또는 미생물을 배양한 배양배지에서 배양된 미생물을 제거한 것을 의미한다. 상기 배양배지는 동물세포나 식물세포 또는 세균 등을 포함하는 미생물을 배양하는데 필요한 영양소가 포함되어 있는 고체 조성물 또는 액체 조성물을 의미하며, 바람직하게는 액체 조성물일 수 있다. 본 발명에 있어서 농축액이란, 상기 배양물 또는 무세포 배양액을 농축한 것을 의미한다.In the present invention, the cell-free culture means removing the cultured microorganisms in a culture medium in which cells or microorganisms are cultured. The culture medium means a solid composition or a liquid composition containing nutrients necessary for culturing microorganisms including animal cells, plant cells or bacteria, and preferably, may be a liquid composition. In the present invention, the concentrate means that the culture or the cell-free culture is concentrated.

본 발명의 키티나아제는 바실러스 속(Bacillus sp) SC081 균주로부터 클로닝(cloning)된 것으로, 상기 키티나아제는 총 1,791 bp의 폴리뉴클레오타이드에 의해 암호화된 것이고, 596개의 아미노산으로 번역되며, 약 65.5kDa의 크기를 갖는다. 상기 키티나아제는 앞 부분에 99bp의 신호서열을 가지며, 글리코실 가수분해 부위(glycosyl hydrolase domain), 피브로넥틴 타입 3 부위(fibronectin type 3, FN3) 및 키틴/셀룰로스-결합 부위(chitin.cellulose-binding domains)을 가진다.The chitinase of the present invention is cloned from Bacillus sp SC081 strain, which is encoded by a total of 1,791 bp of polynucleotides, translated into 596 amino acids, and is about 65.5 kDa. Has the size of. The chitinase has a signal sequence of 99 bp at the front, a glycosyl hydrolase domain, a fibronectin type 3 (FN3), and a chitin / cellulose-binding site (chitin.cellulose-binding). domains)

상기 신호서열을 포함한 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드는 서열번호 3의 서열을 갖는 총 1,791 bp의 폴리뉴클레오타이드이고, 본 발명의 키티나아제는 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 키틴 가수분해효소이며, 바람직하게는 서열번호 1의 서열을 갖는 총 1,692 bp의 폴리뉴클레오타이드에 의해 암호화되는 키틴 가수분해효소이다.The polynucleotide encoding the chitinase including the signal sequence is a total of 1,791 bp polynucleotide having the sequence of SEQ ID NO: 3, the chitinase of the present invention is a chitin hydrolase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, Preferably a chitin hydrolase encoded by a total of 1,692 bp of polynucleotides having the sequence of SEQ ID NO: 1.

상기 키티나아제는 최적 반응온도가 50℃이고, 40 내지 60℃에서 우수한 가수분해활성을 가지며, pH 4 이상에서도 최적 반응 pH인 pH 8의 활성을 기준으로 약 50% 이상의 효소 활성이 유지되며, Escherichia coli 발현 시스템에서 고효율로 생산이 가능한, 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 특징을 가지고 있다.The chitinase has an optimum reaction temperature of 50 ° C., excellent hydrolytic activity at 40 to 60 ° C., and at least about 50% of enzyme activity is maintained based on the pH 8 activity, which is the optimum reaction pH, even at pH 4 or higher. Esherichia It has chitin resolution and chitosan resolution that can be produced with high efficiency in coli expression system.

상기 키티나아제는 키틴 분해능 및 키토산 분해능이 우수하여 기존의 산 분해법의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 고온 및 산성 조건에서도 효소의 활성이 유지되어 키틴 분해활성이 우수하고, 기존 보고된 키티나아제와 달리 Escherichia coli 발현 시스템에서 고효율로 생산이 가능하여 종래 문제가 되었던 효소 분해법의 낮은 효율성이란 문제점을 해결할 수 있으며, 종래 보고된 키티나아제와 달리 키틴과 키토산 모두를 분해할 수 있으므로 다양한 목적으로 사용될 수 있어서, 산업적으로 다양하게 응용될 수 있을 것이다.The chitinase is excellent in chitin resolution and chitosan resolution, which can solve the problems of the conventional acid degradation method, and also maintains the activity of the enzyme even at high temperature and acidic conditions, and has excellent chitin degradation activity. Unlike high efficiency in the Escherichia coli expression system, it is possible to solve the problem of low efficiency of the enzyme digestion method, which has been a problem in the past, and unlike the previously reported chitinase, it can decompose both chitin and chitosan, so it can be used for various purposes. It can be applied to various industrially.

본 발명의 한천분해효소는 서열번호 2에 기재된 아미노산 서열을 갖는 키티나아제다. 상기 키티나아제는 바람직하게는 서열번호 1에 기재된 폴리뉴클레오타이드에 의해 암호화되는 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있다.The agarase of the present invention is a chitinase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. The chitinase may be one having an amino acid sequence preferably encoded by the polynucleotide set forth in SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명은 서열번호 2에 기재된 아미노산 서열을 갖는 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 폴리뉴클로오타이드는 서열번호 1에 기재된 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드이다.The invention also relates to a polynucleotide encoding a chitinase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. Preferably the polynucleotide is a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명은 상기 키티나아제를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열에 신호서열이 포함된 뉴클레오타이드 서열에 관한 것이다. 상기 뉴클레오타이드 서열은 바람직하게는 서열번호 3에 기재된 폴리뉴클레오타이드일 수 있다.The present invention also relates to a nucleotide sequence in which a signal sequence is included in the nucleotide sequence encoding the chitinase. The nucleotide sequence may preferably be a polynucleotide set forth in SEQ ID NO: 3.

또한, 본 발명은 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매에 관한 것이다. 상기 생촉매는 상기 각각의 폴리뉴클레오타이드 서열, 구체적으로 서열번호 1의 염기서열 또는 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 벡터, 상기 각각의 벡터로 형질전환된 형질전환체, 상기 각각의 형질전환체, 이의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액, 상기 무세포 배양액의 농축액 및 상기 각각의 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매일 수 있다.The present invention also relates to a biocatalyst having chitin resolution and chitosan resolution. The biocatalyst is a vector comprising each polynucleotide sequence, specifically, a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, a transformant transformed with the respective vector, each transformant, Chitin comprising at least one selected from the group consisting of a culture thereof, a cell-free culture medium, a concentrate of the culture, a concentrate of the cell-free culture medium and a recombinant chitinase prepared by expressing each transformant as an active ingredient Biocatalysts having resolution and chitosan resolution.

상기 키티나아제는 바람직하게는 서열번호 2에 기재된 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 서열번호 1에 기재된 폴리뉴클레오타이드에 의해 암호화되는 아미노산 서열을 가진 것일 수 있으며, 상기 효소의 활성을 유지하는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 방법으로 아미노산을 결실, 치환 또는 삽입 등으로 변형한 것일 수 있다.The chitinase may be preferably composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, more preferably may have an amino acid sequence encoded by the polynucleotide of SEQ ID NO: 1, to maintain the activity of the enzyme As long as it is a method known to those skilled in the art to which the present invention belongs may be modified by deletion, substitution or insertion of amino acids.

본 발명에 따른 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드는 서열번호 2에 기재된 아미노산 서열을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열을 갖는 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 1에 기재된 폴리뉴클레오타이드 서열을 갖는 것일 수 있으며, 상기 효소의 활성을 유지하는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 방법으로 뉴클레오타이드를 결실, 치환 또는 삽입 등으로 변형한 것일 수 있다.The polynucleotide encoding the chitinase according to the present invention may have a polynucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, preferably may have a polynucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1, As long as the activity of the enzyme is maintained, the nucleotide may be modified by deletion, substitution or insertion by a method known to those skilled in the art.

본 발명에 따른 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열에 신호서열이 포함된 폴리뉴클레오타이드는 서열번호 3에 기재된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 것일 수 있으며, 상기 효소의 활성과 신호서열 부위에 의해 상기 폴리뉴클레오타이드 서열에 의해 암호화된 아미노산 서열을 갖는 키티나아제가 세포 외로 배출되는 특성을 유지하는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 방법으로 뉴클레오타이드를 결실, 치환 또는 삽입 등으로 변형한 것일 수 있다.The polynucleotide having a signal sequence in the polynucleotide sequence encoding the chitinase according to the present invention may have a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 3, by the activity of the enzyme and the signal sequence site to the polynucleotide sequence As long as the kinase having the amino acid sequence encoded by the protein is retained to be released into the cell, the nucleotide may be modified by deletion, substitution or insertion by a method known to those skilled in the art. have.

또한, 본 발명은 효소 생촉매 개발을 위한 분리 및 정제 과정에 의한 비용의 증가 및 활성 손실 문제점을 해결하기 위하여, 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 또는 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열에 신호서열이 포함된 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 발현벡터, 상기 발현벡터로 형질전환된 형질전환체 및 상기 형질전환체를 이용하여 재조합 키티나아제 및 이의 생산방법에 관한 것이다. 상기 벡터의 제조 및 형질전환체의 제조는 통상의 유전공학적 방법에 따라 제조된다.In addition, the present invention, in order to solve the problem of increased cost and activity loss by the separation and purification process for the development of enzyme biocatalyst, the polynucleotide encoding the chitinase or polynucleotide sequence encoding the chitinase An expression vector comprising a polynucleotide containing a signal sequence, a transformant transformed with the expression vector, and a recombinant chitinase using the transformant and a method for producing the same. Preparation of the vector and preparation of the transformant are prepared according to conventional genetic engineering methods.

상기 발현벡터는 사용하는 숙주에 따라 적절히 선택할 수 있고, 형질전환체에서 단백질을 발현시킬 수 있는 통상의 발현벡터가 모두 적용 가능하며, 일 예로 상기 형질전환체에 의해 발현된 단백질을 정제할 수 있는 융합 파트너(fusion-tag)를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 발현벡터일 수 있다. 구체적으로는, 대장균의 경우에는 도입된 외래 유전자를 형질전환체에서 수용성 형태로 고효율로 발현시킬 수 있는 pBADNH, pET 11a, pET 16b, pET 21a(Novagen Co., Germany), pGEX 4T-1(GE Healthcare, USA) 또는 pHCE 19(BioLeaders Co., 대한민국)일 수 있고, 바람직하게는 pBADNH, pET 11a 또는 pET 16b 일 수 있다.The expression vector may be appropriately selected according to the host to be used, and all of the usual expression vectors capable of expressing the protein in the transformant may be applicable. For example, the protein expressed by the transformant may be purified. It may be an expression vector comprising a polynucleotide encoding a fusion partner (fusion-tag). Specifically, in the case of Escherichia coli, pBADNH, pET 11a, pET 16b, pET 21a (Novagen Co., Germany), pGEX 4T-1 (GE) capable of expressing the introduced foreign genes in a highly soluble form in a transformant. Healthcare, USA) or pHCE 19 (BioLeaders Co., South Korea), preferably pBADNH, pET 11a or pET 16b.

상기 형질전환체는 상기 발현벡터를 이용하여 제조한 것으로 상기 형질전환체의 제조에 사용되는 숙주는 대장균 또는 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주와 같은 원핵세포 또는 효모, 곰팡이 등의 진핵세포 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.The transformant was prepared using the expression vector, and the host used for the production of the transformant includes prokaryotic cells such as E. coli or Bacillus sp., Or eukaryotic cells such as yeast and fungus. One is not limited thereto.

바람직하게는 상기 발현벡터는 pBADNH 벡터에 서열번호 2의 키티나아제를 암호화하는 유전자 서열을 가진 폴리뉴클레오타이드, 더욱 바람직하게는 서열번호 1의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드를 삽입시킨 것 또는 pBADNH 벡터에 서열번호 3의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드를 삽입시킨 것이고, 상기 숙주는 바람직하게는 대장균일 수 있으며, 일 예로 E. coli MC1061 또는 E. coli DE5α일 수 있다.Preferably, the expression vector is a polynucleotide having a gene sequence encoding a chitinase of SEQ ID NO: 2 in a pBADNH vector, more preferably a polynucleotide having a sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO in a pBADNH vector A polynucleotide having a sequence of 3 is inserted, and the host is preferably E. coli , for example, E. coli MC1061 or E. coli DE5α.

상기 형질전환체를 이용하여 키티나아제를 생산하는 방법은 상기 형질전환체를 배양배지를 이용하여 배양하고, 상기 배양배지에 포함된 키티나아제 또는 상기 형질전환체 내에 존재하는 키티나아제를 수득하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In the method for producing chitinase using the transformant, the transformant is cultured using a culture medium, and the chitinase contained in the culture medium or the chitinase present in the transformant is obtained. It may be to include the step.

상기 배양배지, 배양조건 및 배양방법은 형질전환체의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 일 예로 상기 서열번호 2의 키티나아제를 암호화하는 유전자 서열을 가진 폴리뉴클레오타이드 또는 서열번호 3의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드를 pBADNH에 삽입시켜 재조합 벡터를 제조하는 단계; 상기 제조된 재조합 벡터를 E.coli MC1061에 도입시켜 형질전환체를 제조하는 단계 및 상기 형질전환체를 배양배지에서 배양하는 단계를 포함할 수 있다.The culture medium, culture conditions and culture methods may be appropriately selected depending on the type of transformant, for example, a polynucleotide having a gene sequence encoding the chitinase of SEQ ID NO: 2 or the sequence of SEQ ID NO: 3 Inserting the polynucleotide having pBADNH into a recombinant vector; The prepared recombinant vector may be introduced into E. coli MC1061 to prepare a transformant and culturing the transformant in a culture medium.

구체적으로, 본 발명은 상기 서열번호 2의 키티나아제를 암호화하는 유전자 서열을 가진 폴리뉴클레오타이드 또는 서열번호 3의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드를 pBADNH에 삽입시켜 재조합 벡터를 제조하는 단계; 상기 제조된 재조합 벡터를 E.coli MC1061에 도입시켜 형질전환체를 제조하는 단계 및 상기 형질전환체를 배양배지에서 배양하는 단계를 포함하는 재조합 키티나아제를 생산방법일 수 있다.Specifically, the present invention comprises the steps of preparing a recombinant vector by inserting a polynucleotide having a gene sequence encoding the chitinase of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide having a sequence of SEQ ID NO: 3 into pBADNH; The recombinant vector may be introduced into E. coli MC1061 to produce a transformant, and the method may further comprise a method for producing a recombinant chitinase comprising culturing the transformant in a culture medium.

상기 재조합 키티나아제는 운동성을 가지고, 키틴 분해 활성을 가지며, 상기 제조합 키티나아제 방법에 의해 수용성(soluble)의 키티나아제가 높은 수율로 제조될 수 있는 것으로 확인되었다.The recombinant chitinase has motility, chitin degrading activity, and it has been confirmed that the soluble chitinase can be produced in high yield by the synthetic chitinase method.

상기 형질전환체를 배양배지에서 배양하는 단계와 관련하여, 상기 배양배지는 아라비노스가 0.175%(w/v) 내지 0.215%(w/v)의 함량(아라비노스 중량/배양액 부피)으로 포함된 배지일 수 있고, 상기 배양 조건은 26℃ 내지 30℃일 수 있으며, 상기 배양시간은 3시간 30분 내지 4시간 30분일 수 있다.In relation to the step of culturing the transformant in the culture medium, the culture medium contains arabinose in an amount of 0.175% (w / v) to 0.215% (w / v) (arabinose weight / culture volume) Medium may be, the culture conditions may be 26 ℃ to 30 ℃, the incubation time may be 3 hours 30 minutes to 4 hours 30 minutes.

상기 형질전환체에 의해 발현되는 방법으로 제조된 재조합 키티나아제는 종래 알려진 통상의 방법으로 정제할 수 있지만, 정제하지 않고 전세포 또는 이의 배양물이나 이의 무세포 배양액 형태로 사용될 수 있다.Recombinant chitinase prepared by the method expressed by the transformant may be purified by a conventionally known method, but may be used in the form of whole cells or cultures thereof or cell-free cultures thereof without purification.

또한, 본 발명은 상기 발현벡터로 형질전환시킨 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제에 관한 발명이다.In addition, the present invention relates to a recombinant chitinase prepared by expressing in a transformant transformed with the expression vector.

상기 발현벡터는 pBADNH 벡터, pET 11a 벡터 또는 pET 16b 벡터에 서열번호 3의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드가 삽입된 재조합 벡터일 수 있다. 상기 형질전환체는 숙주 세포에 상기 발현벡터가 형질전환된 것, 바람직하게는 상기 발현 벡터가 형질전환된 대장균, 더욱 바람직하게는 서열번호 3의 서열을 가진 폴리뉴클레오티드가 pBADNH 벡터에 삽입된 재조합 벡터로 형질전환된 E. coli MC1061일 수 있다.The expression vector may be a recombinant vector in which a polynucleotide having a sequence of SEQ ID NO: 3 is inserted into a pBADNH vector, a pET 11a vector, or a pET 16b vector. The transformant is a recombinant vector in which the expression vector is transformed into a host cell, preferably E. coli transformed with the expression vector, and more preferably a polynucleotide having a sequence of SEQ ID NO: 3 is inserted into a pBADNH vector. May be E. coli MC1061 transformed.

또한, 본 발명은 상기 형질전환체, 상기 형질전환체의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액 및 상기 무세포 배양액의 농축액으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 키틴 분해 활성 또는 키토산 분해 활성을 갖는 생촉매에 관한 것이다.In addition, the present invention is chitin degradation activity or chitosan degradation comprising at least one selected from the group consisting of the transformant, the culture of the transformant, its cell-free culture, the concentrate of the culture and the concentrate of the cell-free culture. It relates to a biocatalyst having activity.

또한, 본 발명은 상기 키티나아제, 상기 재조합 키티나아제 및 상기 생촉매로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 함유하는 키틴 분해용 조성물 및/또는 키토산 분해용 조성물을 제공한다. 상기 분해용 조성물은 키틴 및 키토산 모두를 분해할 수 있으므로, 키틴 또는 키토산을 독립적으로 분해하거나, 키틴 및 키토산 모두를 분해하기 위해 사용될 수 있다.The present invention also provides a composition for decomposing chitin and / or a composition for decomposing chitosan, containing at least one selected from the group consisting of the chitinase, the recombinant chitinase and the biocatalyst. Since the decomposition composition can decompose both chitin and chitosan, it can be used to decompose chitin or chitosan independently, or to decompose both chitin and chitosan.

전술한 바와 같이, 본 발명의 신규한 키티나아제는 고온, 구체적으로 키틴의 가수분해 반응성이 개선되는 50℃에서 최적 활성을 가지고, 40℃ 내지 60℃에서 우수한 가수분해 활성이 유지되며, 산성 pH, 구체적으로 pH 4 내지 pH 6에서도 우수한 가수분해 활성이 유지될 뿐만 아니라, 고효율 발현 시스템인 Escherichia coli 발현 시스템(E. coli expression system)에서 고효율로 발현될 수 있으므로, 본 발명의 신규한 키티나아제 및 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 벡터를 이용한 형질전환체 및 생촉매는 키틴 올리고당 또는 N-아세틸글루코사민이 사용되는 의약품, 기능성 식품 또는 화장품 등의 다양한 분야에서 사용될 수 있으므로, 그 산업적 가치가 매우 크다 할 것이다.As mentioned above, the novel chitinase of the present invention has an optimum activity at 50 ° C. at high temperatures, in particular, the hydrolytic reactivity of chitin is improved, and excellent hydrolytic activity is maintained at 40 ° C. to 60 ° C., and acidic pH In particular, in addition to maintaining excellent hydrolytic activity even at pH 4 to pH 6, Escherichia is a high efficiency expression system coli expression system ( E. In the coli expression system), the transformant and the biocatalyst using the vector containing the novel chitinase of the present invention and the polynucleotide encoding the chitinase can be expressed as chitin oligosaccharide or N- acetylglucosamine. Since it can be used in various fields such as pharmaceuticals, functional foods or cosmetics used, its industrial value will be very large.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 키티나아제(scchi-1)의 염기서열을 나타낸 그림으로, 상기 염기서열 밑줄에 상기 염기서열에 의해 암호화(codon)되는 아미노산 서열을 기재하였고, 점(dot)으로 표시된 부위는 신호서열을 의미하고, 정지코톤(stop codon)은 별표로 표시하였으며, 네모상자로 표시된 부분은 키티나아제의 글리코실 가수분해 부위(glycosyl hydrolase domain)를 의미하고, 밑줄로 표시된 부분은 피브로넥틴 타입 3 부위(fibronectin type 3, FN3)를 의미하며, 굵은 글씨체(bold)로 표시된 부분은 키틴/셀룰로스-결합 부위(chitin.cellulose-binding domains)를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형질전환된 균체(E. coli MC1061)를 이용하여 아라비노스 함량에 따른 재조합 단백질(H6SCChi-1)의 생산량을 측정한 사진으로, 좌측 숫자는 단백질 크기(kDa)를 의미하고, 상부의 숫자는 아라비노스의 함량을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형질전환된 균체(E. coli MC1061)를 이용하여 온도 및 시간에 따른 재조합 단백질(H6SCChi-1)의 생산량을 측정한 사진으로, 좌측 숫자는 단백질 크기(kDa)를 의미하고, 상부에 M은 마커(marker)를 의미하며, 밑줄 위의 숫자는 반응온도를 나타내고, 밑줄 아래 숫자는 반응시간을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형질전환된 균체(E. coli MC1061)를 이용하여 생산된 재조합 단백질(H6SCChi-1)을 정제한 결과를 SDS-PAGE 상에 나타낸 사진으로, 상기 Lane M은 단백질 마커(size marker)이고, 상기 Lane 1 및 상기 Lane 2는 SDS-PAGE 후, 코마시블루 염색약으로 염색한 결과이고, 상기 Lane 3 및 상기 Lane 4는 글리콜 키틴이 포함된 SDS-PAGE 겔을 이용하여 SDS-PAGE한 결과이며, 상기 Lane 5는 Ni2 + affinity 크로마토그래피를 이용하여 정제된 재조합 단백질을 SDS-PAGE 후, 코마시블루 염색약으로 염색한 결과이고, 상기 Lane 1 및 Lane 3은 아라비노스로 발현을 유도하지 않은 세포 분해물(cell lysate)이고, 상기 Lane 2 및 Lane 4는 아라비노스를 이용하여 발현을 유도한 후, 28℃에서 4시간 동안 배양한 형질전환체의 세포 분해물(cell lysate)을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정제된 재조합 키티나아제(H6SCChi-1)의 최적 반응 온도를 측정한 결과를 최적 반응온도(50 ℃)를 기준으로 비교값으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제된 재조합 키티나아제(H6SCChi-1)의 최적 반응 pH를 측정한 결과를 최적 반응 pH(pH 8)를 기준으로 비교값으로 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 키티나아제의 기질별 가수분해 활성을 측정한 결과를 나타낸 사진으로, 1은 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물을 의미하고, 2는 아라비노스로 효소 생산을 유도하지 않은 형질전환체의 세포 분해물을 의미하며, 3은 B. atrophaeus SC081의 세포외 단백질(세포 배양액)을 의미하고, A는 0.1%의 교질 키틴이 기질인 경우를 의미하고, B는 0.1%의 글리콜 키틴(glycol-chitin)이 기질인 경우를 의미하며, C는 0.1%의 수용성 키토산(soluble chitosan)이 기질인 경우를 의미하고, D는 0.1%의 글리콜 키토산(glycol-chitosan)이 기질인 경우를 의미한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 키티나아제의 기질별 가수분해 활성을 측정한 결과를 나타낸 그래프로, SCChi-1은 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물을 의미하고, SC081은 B. atrophaeus SC081의 세포외 단백질(세포 배양액)을 의미하며, 상기 좌측의 수치는 최적 효소 활성을 기준으로 측정된 상대적 효소 활성을 의미한고, 아래 수치는 반응시간(min)을 의미한다.
Figure 1 is a diagram showing the nucleotide sequence of the chitinase (scchi-1) according to an embodiment of the present invention, in the base sequence underline the amino acid sequence encoded by the base sequence (codon), point ( Dotted areas indicate the signal sequence, stop codons are indicated by an asterisk, and squared areas indicate the glycosyl hydrolase domain of the chitinase. The indicated portion refers to fibronectin type 3 (FN3), and the portion indicated in bold denotes chitin / cellulose-binding domains.
Figure 2 is transformed cells according to an embodiment of the present invention ( E. coli MC1061) was used to measure the production of recombinant protein (H 6 SCChi-1) according to the content of arabinose, the number on the left means the protein size (kDa), the number on the top means the content of arabinose. .
Figure 3 is transformed cells according to an embodiment of the present invention ( E. coli MC1061) using a temperature and time to measure the production of recombinant protein (H 6 SCChi-1), the number on the left means the protein size (kDa), the M on the top (marker) , The underlined number indicates the reaction temperature, and the underlined number indicates the reaction time.
Figure 4 is transformed cells according to an embodiment of the present invention ( E. coli MC1061) using a recombinant protein (H 6 SCChi-1) produced on the SDS-PAGE showing the results of purification, the lane M is a protein marker (size marker), the Lane 1 and Lane 2 is After SDS-PAGE, stained with Coomassie Blue dye, and Lane 3 and Lane 4 is the result of SDS-PAGE using SDS-PAGE gel containing glycol chitin, Lane 5 is Ni 2 + affinity After the SDS-PAGE of the purified recombinant protein using chromatography, the result of staining with Coomassie blue dye, Lane 1 and Lane 3 is a cell lysate that does not induce expression with arabinose, Lane 2 and Lane 4 refer to cell lysates of transformants incubated for 4 hours at 28 ° C. after inducing expression using arabinose.
Figure 5 is a graph showing the result of measuring the optimum reaction temperature of the purified recombinant chitinase (H 6 SCChi-1) according to an embodiment of the present invention as a comparison value based on the optimum reaction temperature (50 ℃).
Figure 6 is a graph showing the result of measuring the optimum reaction pH of the purified recombinant chitinase (H 6 SCChi-1) according to an embodiment of the present invention as a comparison value based on the optimum reaction pH (pH 8).
Figure 7 is a photograph showing the results of measuring the hydrolysis activity of each substrate of the chitinase of the present invention according to an embodiment of the present invention, 1 is a cell lysate of the transformant induced enzyme production with arabinose 2 represents a cell lysate of a transformant that did not induce enzyme production with arabinose, 3 means an extracellular protein (cell culture medium) of B. atrophaeus SC081, and A represents a substrate of 0.1% of the colloidal chitin. , B means 0.1% glycol chichi (glycol-chitin) is the substrate, C means 0.1% of the soluble chitosan (soluble chitosan) is the substrate, D is 0.1% of Glycol-chitosan means that the substrate.
8 is a graph showing the results of measuring the hydrolysis activity of each substrate of the chitinase of the present invention according to an embodiment of the present invention, SCChi-1 is a cell lysate of the transformant induced enzyme production with arabinose SC081 refers to extracellular protein (cell culture medium) of B. atrophaeus SC081, the value on the left means the relative enzyme activity measured on the basis of optimal enzyme activity, and the value below is the reaction time (min) Means.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 제조예 및 실시예를 제시한다. 그러나, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시한 것을 뿐, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 예들에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the preparation examples and examples are presented in order to explain the present invention in more detail. However, the following Preparation Examples and Examples are merely illustrated to aid the understanding of the present invention, and may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following Examples.

실시예Example 1: 키틴 분해능을 갖는 미생물의 분리 1: Isolation of Microorganisms with Chitin Resolution

1-1. 시료1-1. sample

실험에 사용된 시료(reagent) 및 화학물질(chemicals)은 모두 Sigma 사(Sigma Chemical Co., USA) 및 Difco laboratories(USA)에서 구입하였다. 또한, 형질전환체에서 효소 발현을 유도한 L-아라비노스(L(+)-arabinose) 및 글리콜 키틴(Glycol chitin) 제조를 위한 글리콜 키토산(glycol chitosan)은 Sigma 사에서 구입하였고, 수용성 키토산(soluble chitosan, pH 5.0)은 키토산 분말로부터 제조하였다.Reagents and chemicals used in the experiment were all purchased from Sigma (Sigma Chemical Co., USA) and Difco laboratories (USA). In addition, glycol chitosan for the production of L-Arabinose (L (+)-arabinose) and glycol chitin (Glycol chitin) that induced enzyme expression in the transformants was purchased from Sigma, and water-soluble chitosan (soluble chitosan, pH 5.0) was prepared from chitosan powder.

실험에 사용된 발현 벡터를 포함한 플라스미드는 다음과 같다. 클로닝 벡터로 사용된 pGEM-T벡터(pGEM-T easy vector)는 Promega 사(Promega Co., USA)에서 구입하였고, 재조합 단백질의 발현 벡터(expression vector of fusion protein)로 사용된 벡터는 삽입되는 유전자의 아미노 말단(amino-terminus)에 융합 파트너인 6 X His(hexahistidine tag)를 갖는 pBADNH 벡터(pBADNH vector)를 사용하였다. 상기 융합 파트너를 갖는 pBADNH 벡터에 의해 생산된 6 X His-tagged 가수분해효소의 정제를 위해 Ni-NTA matrices(Qiagen 사, 캐나다) 및 imidazole(Sigma 사, USA)를 이용하였다.The plasmid containing the expression vector used in the experiment is as follows. The pGEM-T vector used as a cloning vector was purchased from Promega Co., USA, and the vector used as an expression vector of fusion protein was inserted into a gene. The pBADNH vector (pBADNH vector) having 6 X His (hexahistidine tag) as a fusion partner at the amino-terminus of was used. Ni-NTA matrices (Qiagen, Canada) and imidazole (Sigma, USA) were used for the purification of 6 X His-tagged hydrolase produced by the pBADNH vector with the fusion partner.

상기 재조합 벡터의 제조 및 발현을 위해 사용된 숙주(host)는 각각 E. coli DH5α 및 E. coli MC1061를 사용하였다. 상기 재조합 벡터로 숙주를 형질전환시킨 형질전환체는 암피실린(50 ㎍/ml)이 포함된 LB 아가 플레이트(LB agar plate)에서 배양하여 분리하였다.
The host used for the production and expression of the recombinant vector is E. coli DH5α and E. coli MC1061 were used. Transformant transformed host with the recombinant vector was isolated by incubating in LB agar plate (AMP agar plate) containing ampicillin (50 ㎍ / ml).

1-2. 키틴 분해능을 갖는 미생물의 분리1-2. Isolation of Microorganisms with Chitin Resolution

본 발명의 새로운 키티나아제를 클로닝하기 위하여, 한국 전통의 조선 간장(Korean traditional soy sauce)을 중심으로 시료를 채취하였고, 1L의 증류수에 트립토판(trypton) 10g, NaCl 10g, 효소 추출물(yeast extract) 5 g 및 아가(agar) 15 g이 포함된 LB 아가 배지에 1%의 교질 키틴(colloidal chitin)을 첨가한 배지를 이용하여 상기 시료로부터 키틴 분해능(chitinolytic)을 가진 균주를 분리하였다. 상기 균주 중에서 배지에 가장 큰 분해환(clear zone)을 형성하는 균주를 분리하여, 동정하였으며, 상기 균주는 그람 양성(gram-positive)으로 16S rRNA를 이용한 검색결과, B. atrophaeus 균주로 확인되어 B. atrophaeus SC081로 명명하였다.
In order to clone the new chitinase of the present invention, samples were collected around Korean traditional soy sauce, and 10 g of trypton, 10 g of NaCl, and yeast extract in 1 L of distilled water. Strains with chitinolytic activity were isolated from the samples using a medium in which 1% of colloidal chitin was added to LB agar medium containing 5 g and 15 g of agar. By separating the strains which form the greatest degradation ring (clear zone) to the medium in the strain was identified, the strain has been identified as a search result, the strain B. atrophaeus using 16S rRNA as gram positive (gram-positive) B It was named atrophaeus SC081.

<< 실시예Example 2>  2> 키티나아제의Chitinase 유전자 서열 분석 Gene sequencing

B. atrophaeus SC081 균주 유래 키티나아제의 염기서열을 분석하기 위하여, 하기 표 1의 프라이머를 제작하였으며, 상기 프라이머를 이용하여 PCR(polymer chain reaction)을 수행하여, 키티나아제 추정 염기서열 부위를 증폭하였다. In order to analyze the nucleotide sequence of the B. atrophaeus SC081 strain-derived chitinase, the primers of Table 1 were prepared, and PCR (polymer chain reaction) was performed using the primers to amplify the chitinase nucleotide sequence. It was.

PrimersPrimers 서열 (5′ → 3′)Sequence (5 ′ → 3 ′) 서열번호SEQ ID NO: FF ATGAAAAAAGTGTTTTCAAATGAAAAAAGTGTTTTCAA 44 RR TTATTTGCAATCACCAATTTATTTGCAATCACCAAT 55

보다 상세하게는, 기존 보고된 키티나아제의 아미노산을 암호화하는 유전자 서열을 조사하여, 상기 조사된 서열을 증폭할 수 있는 프라이머를 상기 표 1과 같이 제작하였다.In more detail, the gene sequence encoding the amino acid of the previously reported chitinase was examined to prepare a primer capable of amplifying the sequence as shown in Table 1 above.

상기 PCR에 사용된 주형 DNA(template DNA)는 상기 B. atrophaeus SC081 균주로부터 genomic DNA를 G-spinTM for Bacteria kit(iNtRON biotechnology, 대한민국)를 이용하여 추출하여 사용하였다. 상기 PCR 반응은 95℃ 에서 5분 동안 변성시킨 후, 95℃에서 40초 및 56℃에서 40초간 30회 반복하였고 마지막으로 72℃에서 2분간 반응시키는 방법으로 수행하였다.Template DNA (template DNA) used in the PCR was extracted from the B. atrophaeus SC081 strain genomic DNA using G-spin TM for Bacteria kit (iNtRON biotechnology, South Korea). The PCR reaction was denatured at 95 ° C. for 5 minutes, then repeated 30 times for 40 seconds at 40 ° C. and 56 seconds at 56 ° C. and finally at 72 ° C. for 2 minutes.

상기 PCR 산물은 정제 후 pGEM easy T vector로 클로닝하고, 상기 클로닝된 벡터를 E. coli DH5α에 형질전환시켰다. 상기 형질전환된 E. coli DH5α를 배양한 후, QIAprep spin miniprep kit(Qiagen 사, USA)를 이용해 클로닝된 벡터를 수집하였다.The PCR product was purified and cloned into pGEM easy T vector, and the cloned vector was transformed into E. coli DH5α. After culturing the transformed E. coli DH5α, the cloned vector was collected using a QIAprep spin miniprep kit (Qiagen, USA).

상기 수집된 클로닝 벡터는 마크로젠 사(대한민국)에 의뢰하여 ABI 377 DNA sequencer를 이용하여 염기서열을 분석하였다. 또한, 상기 B. atrophaeus SC081 균주 유래 키티나아제의 ORF(open reading frame)은 (ORF) NCBI의 BLAST(N) program을 이용하여 분석하였고, 아미노산 서열 분석은 GenBank의 Swiss-Prot databases를 이용하여 분석하였으며, 신호서열은 Signal P3.0 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)를 이용하여 분석하였고, 특정 도메인(domain)은 BLAST program(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)을 이용하여 분석하였다.The collected cloning vector was commissioned by Macrogen (Korea) and analyzed for sequencing using an ABI 377 DNA sequencer. In addition, the ORF (open reading frame) of the B. atrophaeus SC081 strain-derived chitinase was analyzed using the BLAST (N) program of the (ORF) NCBI, and the amino acid sequence analysis was performed using Swiss-Prot databases of GenBank. The signal sequence was analyzed using Signal P3.0 Server (http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/), and the specific domain was BLAST program (http: //blast.ncbi). .nlm.nih.gov / Blast.cgi).

상기 염기서열 분석 결과를 포함한 분석 결과를 도 1에 나타내었다.The analysis results including the sequence analysis results are shown in FIG. 1.

상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 B. atrophaeus SC081 균주 유래 키티나아제의 분석 결과 이론적으로 65.5 kDa의 크기를 갖는 563개(서열번호 2)의 아미노산을 암호화하는 1,692bp(서열번호 1)의 키티나아제 부분 염기 서열이 확인되었다. 또한, 상기 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴틀레오타이드는 N-말단에 99개의 염기서열을 갖는 신호서열이 추가된 폴리뉴클레오타이드(서열번호 3)로 확인되었으며, 이를 도 1에 함께 나타내었다. 상기 서열이 확인된 키티나아제를 scchi-1이라 명명하였다.As shown in FIG. 1, the analysis of the chitinase derived from the B. atrophaeus SC081 strain showed that 1,692 bp (SEQ ID NO: 1), which theoretically encodes 563 amino acids (SEQ ID NO: 2) having a size of 65.5 kDa Naase partial nucleotide sequences have been identified. In addition, the polynucleotide encoding the chitinase was identified as a polynucleotide (SEQ ID NO: 3) to which a signal sequence having 99 base sequences at the N-terminus was added, which is shown together in FIG. 1. The chitinase from which the sequence was identified was named scchi-1.

상기 scchi-1의 염기서열의 앞 부분(N-terminal)에는 99 bp의 신호서열이 존재하고, 상기 아미노산 서열 중 33번째의 알라닌(Ala-33)과 34번째의 세린(Ser-34) 사이에서 절단될 것으로 예상되었다. 상기 서열은 알라닌과 알라닌 사이에 아미노산이 하나 존재하는 Ala-X-Ala 서열(Ala-X-Ala sequence)이 포함되어 있으므로, 단백질의 분비(secretion)와 관련된 신호서열일 것으로 추측되었다. 따라서, 상기 서열에 의하여 본 발명의 키티나아제 즉, scchi-1이 세포 외로 배출될 수 있을 것으로 예상되었다.A 99 bp signal sequence is present in the N-terminal of the scchi-1 nucleotide sequence, between the 33rd alanine (Ala-33) and the 34th serine (Ser-34). It was expected to be cut. Since the sequence includes an Ala-X-Ala sequence in which one amino acid is present between alanine and alanine, it is assumed that the sequence is a signal sequence related to secretion of proteins. Therefore, it was expected that the above-described chitinase of the present invention, that is, scchi-1, could be released extracellularly.

또한, 상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 scchi-1은 34번째 세린(Ser-34) 잔기로부터 448번째 프롤린(Pro-448) 잔기에 위치한 글리코실 가수분해 부위(glycosyl hydrolase domain), 458번째 세린(Ser-458) 잔기로부터 539번째 트레오닌(Thr-539) 잔기에 위치한 피브로넥틴 타입 3 부위(fibronectin type 3, FN3) 및 549번째 리신(Lys-549) 잔기로부터 582번째 류신(Leu-582) 잔기에 위치한 키틴/셀룰로스-결합 부위(chitin.cellulose-binding domains)를 가지는 것으로 확인되었다.
In addition, as shown in FIG. 1, the scchi-1 is a glycosyl hydrolase domain located at the 448 th proline (Pro-448) residue from the 34 th serine (Ser-34) residue, and the 458 th serine. From fibronectin type 3 (FN3) and 549 lysine (Lys-549) residues to the 582 leucine (Leu-582) residues located at the 539 th threonine (Thr-539) residue from the (Ser-458) residue. It was found to have located chitin / cellulose-binding sites (chitin.cellulose-binding domains).

<< 실시예Example 3>  3> 키티나아제Chitinase 유전자  gene 클로닝Cloning  And 대장균에서의In E. coli 단백질 발현 분석 Protein expression analysis

상기 실시예 2에서 증폭시킨 상기 B. atrophaeus SC081 균주 유래 키티나아제인 scchi-1의 코딩 부위(coding region) 및 신호서열을 포함하는 폴리뉴클레오타이드의 염기서열(서열번호 3)을 갖는 PCR 증폭산물을 발현용 vector인 pBADNH에 DNA 결합효소(T4 DNA ligase, Takara 사, 대한민국)를 이용하여 클로닝한 후, 이를 이용하여 발현용 숙주인 E. coli MC1061을 형질전환시켰다.Expression of a PCR amplification product having a nucleotide sequence (SEQ ID NO: 3) of the polynucleotide comprising a coding region and a signal sequence of the chichiase scchi-1 derived from the B. atrophaeus SC081 strain amplified in Example 2 PBADNH was cloned using a DNA binding enzyme (T4 DNA ligase, Takara, South Korea), and then transformed into E. coli MC1061, an expression host.

보다 구체적으로, 상기 서열번호 4 및 서열번호 5의 프라이머에 포함된 제한효소 부위를 절단할 수 있는 제한효소인 Sac I 및 Sph I으로 상기 실시예 2에서 PCR을 이용하여 증폭한 서열번호 3의 신호서열을 포함하는 scchi-1와 pBADNH를 처리한 후, 각각 제한효소 처리한 scchi-1 PCR 산물과 pBADNH vector를 T4 DNA ligase(Takara 사, 대한민국)를 가지고 ligation하였다. 상기 제조된 재조합 벡터는 E. coli MC1061에 형질전환 하였다. 상기 형질전환된 E. coli MC1061은 암피실린이 포함된 LB 배지(LB medium)을 이용하여 37℃ 조건에서 16시간 동안 배양한 후, 상기 형질전환체가 OD600 =0.5(mid-log phase)까지 37℃에서 진탕 배양하였다.More specifically, the signal of SEQ ID NO: 3 amplified by using PCR in Example 2 Sac I and Sph I restriction enzymes that can cut the restriction enzyme sites contained in the primers of SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5 After treatment with scchi-1 and pBADNH containing sequences, the restriction enzyme-treated scchi-1 PCR product and pBADNH vector were ligation with T4 DNA ligase (Takara, South Korea). The prepared recombinant vector is E. coli MC1061 was transformed. The transformed E. coli MC1061 was incubated for 16 hours at 37 ℃ using LB medium (LB medium) containing ampicillin, the transformant is 37 ℃ to OD 600 = 0.5 (mid-log phase) Shaking culture was performed.

상기 배양 후, 아라비노스(arabinose)를 0.1%(w/v), 0.15%(w/v) 및 0.2%(w/v) 농도로 각각 첨가하고, 28℃ 및 37℃의 조건에서 2시간, 4시간 및 6시간 동안 배양하였다. 상기 배양 후, 15,000 x g의 조건에서 5분 동안 원심분리하여 균체를 수득하였다. 상기 균체에 25 mM Tris-Cl 및 1 mM EDTA가 포함된 lysis buffer(pH 7.5)를 첨가하고 초음파 처리한 후, 15,000 x g의 조건에서 25분 동안 원심분리하여 침전된 불용해성 물질(insoluble material)을 제거하고, 상등액(supernatant)만을 분리하여 세포 분해물(cell lysate)을 수득하여 조효소액을 제조하였다. 상기 수득된 세포 분해물에 포함된 단백질의 함량은 전기영동을 수행한 후 염색하고, Bio-Rad protein assay kit(Bio-Rad사, USA)을 이용하여 bovine serum albumin을 표준 물질로 하여 측정하였다. 상기 측정결과는 도 2 및 도 3에 나타내었다.After the incubation, arabinose was added at concentrations of 0.1% (w / v), 0.15% (w / v) and 0.2% (w / v), respectively, for 2 hours at 28 ° C and 37 ° C. Incubated for 4 and 6 hours. After the incubation, the cells were obtained by centrifugation for 5 minutes under conditions of 15,000 x g. The cells were added with lysis buffer (pH 7.5) containing 25 mM Tris-Cl and 1 mM EDTA and sonicated, followed by centrifugation for 25 minutes at 15,000 xg to obtain precipitated insoluble material. Removed, only the supernatant was separated to obtain a cell lysate to prepare a crude enzyme solution. The protein content of the obtained cell lysate was stained after electrophoresis, and measured using bovine serum albumin as a standard material using a Bio-Rad protein assay kit (Bio-Rad, USA). The measurement results are shown in FIGS. 2 and 3.

상기 도 2 및 도 3에 나타낸 결과, 효소를 위한 최적 생산 조건은 아라비노스(arabinose)를 0.2%(w/v) 농도로 첨가하는 것으로 나타났다. 또한, 반응조건과 관련된 최적 반응조건은, 28℃에서 4시간 동안 배양하는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the optimum production condition for the enzyme was found to add arabinose at a concentration of 0.2% (w / v). In addition, the optimum reaction conditions related to the reaction conditions, it was confirmed that incubation for 4 hours at 28 ℃.

상기 pBADNH vector를 이용하여 6 His-tag이 결합된 재조합 효소인 H6SCChi-1를 분석하기 위하여, SDS-PAGE와 zymogram 분석을 실시하였다.SDS-PAGE and zymogram analysis were performed to analyze H 6 SCChi-1, a 6 His-tag-coupled recombinant enzyme, using the pBADNH vector.

상기 SDS-PAGE(Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)는 10% SDS-polyacrylamide gel 및 Multiphor II system(Amersham Pharmacia Biotech 사, USA)를 이용하여 수행하였다. 상기 SDS-PAGE 후에, 상기 겔을 0.05% Coomassie brilliant blue R-250를 이용하여 염색하였다. 상기 zymogram 분석은 SDS-PAGE sample buffer에 상기 조효소액을 첨가한 후, 80℃에서 5분간 가열하고, 0.1% 글리콜 키틴(glycol chitin)이 포함된 10% polyacrylamide gel을 이용하여 분리한 후, 50mM Tris-HCl(pH 7.5) 및 2.5 % Triton X-100이 포함된 재고정 완충액(refolding buffer)에 함침시켜 37℃에서 밤샘(overnight )반응시켰다. 상기 반응 후, 겔을 증류수로 세척하고, Coomassie brilliant blue R-250를 이용하여 염색하였다. 2시간 후, 메탄올과 아세트산이 포함된 증류수로 세척하여 염색약을 제거한 후, 분해환(lytic zone)을 확인하였다. 상기 확인한 결과를 도 4에 나타내었다.The sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was performed using a 10% SDS-polyacrylamide gel and a Multiphor II system (Amersham Pharmacia Biotech, USA). After the SDS-PAGE, the gel was stained using 0.05% Coomassie brilliant blue R-250. The zymogram analysis was performed by adding the coenzyme solution to SDS-PAGE sample buffer, heating at 80 ° C. for 5 minutes, separating using a 10% polyacrylamide gel containing 0.1% glycol chitin, and then 50mM Tris. The reaction was overnight at 37 ° C. by immersion in refolding buffer containing -HCl (pH 7.5) and 2.5% Triton X-100. After the reaction, the gel was washed with distilled water and stained using Coomassie brilliant blue R-250. After 2 hours, the dye was removed by washing with distilled water containing methanol and acetic acid, and then the lytic zone was confirmed. The confirmed result is shown in FIG.

상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 재조합 단백질은 약 62.5 kDa이고, 표준 단백질(standard calilbration protein)을 이용하여 측정한 결과 운동성(motility)을 가지며, 키틴 분해능을 갖는 것으로 확인되었다. 상기 실험결과, 상기 재조합 단백질의 발현을 유도하지 않은 경우에 비하여 발현을 유도한 경우 현저하게 발현량이 증가되는 것이 확인되었다.(Lane 1 및 Lane 2)As shown in FIG. 4, the recombinant protein was about 62.5 kDa, and was measured using a standard calilbration protein to have motility and chitin resolution. As a result of the experiment, it was confirmed that the expression level is significantly increased when the expression is induced as compared with the case where the expression of the recombinant protein is not induced. (Lane 1 and Lane 2)

또한, 본 발명의 재조합 단백질의 제조방법에 의해 바실러스 SC081에서 세포외로 분비되는 것으로 예상되었던 키티나아제는 일반적으로 E. coli를 이용하는 재조합 단백질을 생산하는 경우 불용성의 군집형태로 생산되는 것과 달리, 수용성으로 숙주인 E. coli 내부에서 분비되는 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 높은 수율로 재조합 단백질인 재조합 키티나아제를 생산할 수 있는 것으로 평가되었다.
In addition, chitinase, which was expected to be secreted extracellularly from Bacillus SC081 by the method for producing a recombinant protein of the present invention, is generally produced in an insoluble colony when producing a recombinant protein using E. coli . As a result, it was confirmed that it is secreted in the host E. coli , and this result was evaluated to be able to produce recombinant chitinase, a recombinant protein with high yield.

<< 실시예Example 4> 재조합  4> Recombination 키티나아제의Chitinase 최적 조건 및 분해 패턴 확인 Check for optimum conditions and decomposition patterns

본 발명의 키티나아제의 최적 반응 조건을 확인하기 위하여, 온도, pH 및 금속이온 첨가의 조건을 각각 달리하면서, 상기 실시예 3의 방법으로 제조된 키티나아제 활성을 측정하였다.
In order to confirm the optimum reaction conditions of the chitinase of the present invention, the chitinase activity prepared by the method of Example 3 was measured while varying the conditions of temperature, pH, and metal ion addition.

4-1 재조합 효소의 정제4-1 Purification of Recombinant Enzymes

상기 실시예 3과 같이 상기 서열번호 3의 신호서열을 포함하는 scchi-1가 포함된 재조합 pBADNH 벡터로 형질전환된 E. coli MC1061를 OD600=0.5(mid-log phase)까지 37℃에서 진탕 배양 후, 아라비노스(arabinose)를 0.2%(w/v) 농도로 첨가하고, 28℃에서 4시간 동안 배양하였다. 상기 배양 후, 10,000 x g의 조건에서 5분 동안 원심분리하여 균체를 수득하였다. 상기 균체에 50 mM NaH2PO4, 300 mM NaCl 및 20 mM imidazole이 포함된 protein extraction lysis buffer(pH 7.5)를 첨가하고 초음파 처리한 후, 15,000 x g의 조건에서 25분 동안 원심분리하여 침전된 불용해성 물질(insoluble material)을 제거하고, 상등액(supernatant)만을 분리하여 SDS-PAGE를 수행하였다. 상기 재조합 키티나아제의 정제는 니켈 컬럼(Ni-NTA)을 이용해 친화성 크로마토그래피(affinity chromatography)를 수행하고, 250 mM imidazole을 이용하여 분리한 후, 25 mM Tris-Cl(pH 7.5) 및 1 mM EDTA이 포함된 단백질 버퍼를 이용하여 투석하는 방법으로 수행하였다. 상기 6his-tag이 연결되어있는 재조합 단백질을 정제한 결과를 도 4에 나타내었다(Lane 5). 상기 도 4에 나타낸 정제된 단백질의 SDS-PAGE 수행 결과, 상기 단백질의 순도는 약 99%인 것으로 확인되었다.
E. coli transformed with a recombinant pBADNH vector containing scchi-1 comprising the signal sequence of SEQ ID NO: 3 as in Example 3 After MC1061 was shaken at 37 ° C. until OD 600 = 0.5 (mid-log phase), arabinose was added at a concentration of 0.2% (w / v) and incubated at 28 ° C. for 4 hours. After the incubation, the cells were obtained by centrifugation for 5 minutes at 10,000 xg. Protein extraction lysis buffer (pH 7.5) containing 50 mM NaH 2 PO 4 , 300 mM NaCl and 20 mM imidazole was added to the cells, sonicated, and centrifuged for 25 minutes at 15,000 xg. SDS-PAGE was performed by removing the insoluble material and separating only the supernatant. Purification of the recombinant chitinase was performed by affinity chromatography using a nickel column (Ni-NTA) and separated using 250 mM imidazole, followed by 25 mM Tris-Cl (pH 7.5) and 1 Dialysis was performed using a protein buffer containing mM EDTA. The result of purifying the recombinant protein to which the 6his-tag is linked is shown in FIG. 4 (Lane 5). As a result of SDS-PAGE of the purified protein shown in FIG. 4, the purity of the protein was about 99%.

4-2 최적 온도 조건 측정4-2 Optimal Temperature Condition Measurement

교질의 키틴(colloidal chitin)을 기질로 하여 키틴 분해 활성을 측정하였다.Chitin degrading activity was measured using colloidal chitin as a substrate.

보다 구체적으로, 1.0 %의 교질 키틴이 포함된 25 mM Tris-Cl(pH 7.5)에 상기 정제된 재조합 효소를 함께 첨가한 후, 20℃, 30℃, 37℃, 40℃, 50℃ 및 60℃로 온도를 변동시킨 온도조건 및 pH 7.5의 pH 조건에서 30분간 반응시킨 후, 5분간 반응용액을 끓여 반응을 종료시켰다. 냉각 후, 반응물을 원심분리하고, 상등액에 포함된 환원당을 디니트로살리실 산 측정법(modified dinitrosalicylic acid method)으로 측정하였다. 상기 효소의 활성은 D-glucose를 이용하여 같은 방법을 수행한 결과를 기준 그래프(calibration curve)로 하여 구하였다. 상기 측정된 효소의 활성은 최적 활성을 100%로 하여 비교한 값으로 나타냈으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.More specifically, the purified recombinant enzyme was added together to 25 mM Tris-Cl (pH 7.5) containing 1.0% of the colloidal chitin, followed by 20 ° C, 30 ° C, 37 ° C, 40 ° C, 50 ° C and 60 ° C. After the reaction was carried out for 30 minutes under the temperature condition of the temperature fluctuated by the furnace and pH 7.5 of pH 7.5, the reaction solution was boiled for 5 minutes to terminate the reaction. After cooling, the reaction was centrifuged and the reducing sugars contained in the supernatant were measured by the modified dinitrosalicylic acid method. The activity of the enzyme was determined using the result of performing the same method using D-glucose as a reference curve. The activity of the enzyme measured was expressed as a value compared to 100% of the optimum activity, and the results are shown in FIG. 5.

상기 도 5에 나타낸 바와 같이, 최적 온도 조건은 50℃인 것으로 확인되었다. 또한, 해당 온도 조건에서 30분 동안 유지한 후의 반응 활성과 관련하여, 30℃ 내지 60℃의 조건에서 최적 온도 조건인 50℃에서의 활성 즉, 초기 활성의 약 60% 이상이 유지되는 것으로 확인되었다.
As shown in FIG. 5, the optimum temperature condition was found to be 50 ° C. In addition, in relation to the reaction activity after maintaining for 30 minutes at the temperature condition, it was confirmed that at the temperature of 30 ° C to 60 ° C, the activity at 50 ° C which is the optimum temperature condition, that is, about 60% or more of the initial activity was maintained. .

4-3 최적 4-3 optimal pHpH 조건 측정 Condition measurement

교질의 키틴(colloidal chitin)을 기질로 하여 키틴 분해 활성을 측정하였다. 상기 측정은 반응 조건을 37℃ 온도조건 및 pH 2.0 내지 pH 10.0의 구간에서 pH를 변동시킨 pH 조건에서 반응시킨 후, 상기 실시예 4-2의 방법으로 효소 활성을 측정하는 방법으로 수행하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.Chitin degrading activity was measured using colloidal chitin as a substrate. The measurement was carried out by reacting the reaction conditions at 37 ℃ temperature conditions and pH conditions in which the pH was changed in the range of pH 2.0 to pH 10.0, and then measuring the enzyme activity by the method of Example 4-2, The results are shown in FIG.

상기 도 6에 나타낸 바와 같이, 최적 pH 조건은 pH 8인 것으로 확인되었고, pH 5.5 내지 pH 10의 조건에서 최적 pH 조건인 pH 8에서의 활성 즉, 초기 활성의 약 60% 이상이 유지되는 것으로 확인되었다. 특히, pH 4 이상에서는 30분간의 처리에도 약 50% 이상의 반응활성이 유지되어 산성 조건에서 유효하게 반응하는 것으로 확인되었다.
As shown in FIG. 6, the optimum pH condition was found to be pH 8, and the activity at pH 8, that is, the optimal pH condition, that is, about 60% or more of the initial activity was maintained at the conditions of pH 5.5 to pH 10. It became. In particular, at pH 4 or higher, the reaction activity of about 50% or more was maintained even after 30 minutes of treatment, and it was confirmed that the reaction was effective under acidic conditions.

상기 실험 결과에 의하면, 본 발명의 키티나아제는 다양한 온도 조건 및 pH 조건에서도 안정적으로 반응하며, 반응성이 유지되는 것으로 확인되었다. 또한, 최적 반응 조건은 50℃ 및 pH 8이나, 40℃ 내지 60℃의 온도 조건 및 은 pH 4 내지 pH 10의 pH 조건에서 유효하게 반응할 수 있으므로, 다양한 반응 조건에서 이용할 수 있으며, 키틴의 분해활성이 높은 고온 및 산성 조건에서도 활용이 가능할 것으로 평가된다.
According to the experimental results, it was confirmed that the chitinase of the present invention stably reacts at various temperature conditions and pH conditions and maintains reactivity. In addition, the optimum reaction conditions can be effectively reacted at a temperature of 50 ℃ and pH 8, a temperature of 40 ℃ to 60 ℃ and a pH of pH 4 to pH 10, can be used under various reaction conditions, decomposition of chitin It can be used in high temperature and acidic conditions with high activity.

4-4 기질 특성 확인 14-4 Substrate Characterization 1

다양한 물질을 기질로 하여 본 발명의 키티나아제의 분해 활성을 아가 측정법(agar diffusion method)을 이용하여 측정하였다.Degradation activity of the chitinase of the present invention was measured using the agar diffusion method using a variety of substances as a substrate.

보다 구체적으로, 0.1%의 교질 키틴, 0.1%의 글리콜 키틴(glycol-chitin), 0.1%의 수용성 키토산(soluble chitosan, pH 5.0) 및 0.1%의 글리콜 키토산(glycol-chitosan)이 포함된 5 cm 두께의 1% 아가 플레이트(agar plate)에 상기 실시예 4-1에서 정제하기 전 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물 효소 20 ㎍과 실시예 3에서 제조된 아라비노스로 효소 생산을 유도하지 않은 형질전환체의 세포 분해물 20 ㎍ 및 상기 실시예 1의 B. atrophaeus SC081의 세포외 단백질 즉, 배양액을 떨어뜨렸다(spot). 상기 배지를 37℃의 조건에서 1시간 또는 2시간 동안 배양한 후, 25 mM Tris-Cl(pH 7.5)에 용해된 0.01% Calcofluor white M2R을 이용하여 염색하였다. 상기 염색 후, 상기 염색용액을 제거하고, 증류수로 플레이트를 세척하였다. UV-transilluminator를 이용하여 분해환(clearing zone)을 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 상기 측정된 활성은 환원당을 디니트로살리실 산 측정법(modified dinitrosalicylic acid method)으로 측정한 결과를 D-glucose를 이용하여 같은 방법을 수행한 결과를 기준 그래프(calibration curve)로 하여 구하여, 상대값으로 나타내었다.More specifically, 5 cm thick with 0.1% colloidal chitin, 0.1% glycol-chitin, 0.1% soluble chitosan (pH 5.0) and 0.1% glycol chitosan (glycol-chitosan) Enzyme production was carried out with 20 μg of the cell lysate enzyme of the transformant which induced enzyme production with arabinose before purification in Example 4-1 on 1% agar plate of 20 μg of the cell lysate of the uninduced transformant and the extracellular protein of B. atrophaeus SC081 of Example 1, ie, the culture solution, were spotted. The medium was incubated at 37 ° C. for 1 or 2 hours and then stained with 0.01% Calcofluor white M2R dissolved in 25 mM Tris-Cl (pH 7.5). After the dyeing, the dyeing solution was removed and the plate was washed with distilled water. The clearing zone was confirmed using a UV-transilluminator, and the results are shown in FIG. 7. The measured activity is obtained by measuring the result of the same method using D-glucose as a relative value by measuring the reducing sugar by the modified dinitrosalicylic acid method (modified dinitrosalicylic acid method). Indicated.

상기 도 7에 나타낸 바와 같이, 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물의 경우, 교질 키틴에 대해서 가장 우수한 분해 활성을 나타내었고, 교질 키틴 및 수용성 키토산에 대해 우수한 분해 활성을 나타내었다(도 7 A 및 도 7 C). 상기 도 7 C에서 확인된 바와 같이, 산성 조건에서의 글리콜 키틴산에 대한 가수분해능이 우수한 것으로 확인되었다. 한편, 아라비노스로 효소 생산을 유도하지 않은 형질전환체의 세포 분해물 및 B. atrophaeus SC081의 세포외 단백질 즉, 배양액의 경우 가수분해능이 확인되지 아니하였다. 상기 결과로부터, 아라비노스로 효소 생산을 유도하는 경우, 효소 생산량 즉, 단위 부피당 효소의 함량 및 효소의 활성이란 측면에서 매우 우수한 것으로 확인되었다.
As shown in FIG. 7, the cell lysates of the transformants inducing enzyme production with arabinose showed the highest degradation activity against the colloidal chitin, and the superior degradation activity against the colloidal chitin and water-soluble chitosan. (FIG. 7A and FIG. 7C). As confirmed in FIG. 7C, it was confirmed that the hydrolyzability of glycol chitinic acid in an acidic condition was excellent. On the other hand, the cell lysates of transformants that did not induce enzyme production with arabinose and the extracellular protein of B. atrophaeus SC081, that is, the hydrolysis capacity were not confirmed. From the above results, it was confirmed that when inducing enzyme production with arabinose, in terms of the amount of enzyme production, that is, the amount of enzyme per unit volume and the activity of the enzyme.

4-5 기질 특성 확인 24-5 Substrate Characterization 2

상기 실시예 4-4의 결과를 추가로 확인하기 위하여, 0.1%의 교질 키틴 및 0.1%의 수용성 키토산(soluble chitosan, pH 5.0)이 포함된 25 mM Tris-Cl(pH 7.5)에 상기 실시예 4-1에서 정제하기 전 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물 효소 20 ㎍ 및 상기 실시예 1의 B. atrophaeus SC081의 세포외 단백질을 각각 첨가하고 환원당을 디니트로살리실 산 측정법(modified dinitrosalicylic acid method)으로 측정하는 실시예 4-2의 방법으로 가수분해 활성을 측정하고, D-glucose를 이용하여 같은 방법을 수행한 결과를 기준 그래프(calibration curve)로 하여 구하여, 가수분해 활성을 나타내었고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.In order to further confirm the results of Examples 4-4, Example 4 in 25 mM Tris-Cl (pH 7.5) containing 0.1% colloidal chitin and 0.1% soluble chitosan (pH 5.0) 20 μg of the cell lysate enzyme of the transformant which induced enzyme production with arabinose prior to purification at −1 and the extracellular protein of B. atrophaeus SC081 of Example 1, respectively, were added and the reducing sugar was measured by dinitrosalicylic acid ( The hydrolysis activity was measured by the method of Example 4-2 measured by the modified dinitrosalicylic acid method), and the result of performing the same method using D-glucose was obtained by using a calibration curve. The results are shown in FIG. 8.

상기 도 8에 나타낸 바와 같이, 시간이 증가함에 따라 분해력도 증가하였고, 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물의 경우 가수분해 활성이 현저하게 우수한 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 8, as the time was increased, the degradability was also increased, and in the case of the cell lysate of the transformant which induced enzyme production with arabinose, it was confirmed that the hydrolysis activity was remarkably excellent.

보다 구체적으로, 상기 아라비노스로 효소 생산을 유도한 형질전환체의 세포 분해물의 경우, 본 발명의 재조합 효소의 유래인 B. atrophaeus SC081의 야생형(wild type) 키티나아제 즉, 균주 배양물 보다 모든 종류의 기질에 대해 현저하게 우수한 활성을 갖는 것으로 확인되었다. 특히, 키토산 즉, 수용성 키토산 보다 교질 키틴에 대해서 가수분해 활성이 뛰어난 것으로 확인되었다.More specifically, the cell lysates of the transformants induced enzyme production with the arabinose, all of the wild type chitinase of B. atrophaeus SC081 derived from the recombinant enzyme of the present invention, that is, all strain cultures It was found to have remarkably good activity against the type of substrate. In particular, it was confirmed that hydrolysis activity was superior to colloidal chitin than chitosan, that is, water-soluble chitosan.

일반적으로 키티나아제의 경우에는 키틴에 대한 가수분해 활성을 가지는 것으로 보고 되어 있으나, 본 발명의 재조합 효소의 경우에는 키틴 뿐만 아니라 키토산에 대해서도 가수분해 활성을 가지고 있어, 기질의 범위가 통상의 키티나아제 보다 넓다는 우수한 특성을 갖는다.In general, it is reported that the chitinase has a hydrolytic activity against chitin, but the recombinant enzyme of the present invention has a hydrolytic activity not only for chitin but also for chitosan, and thus, the range of the substrate is common. It is excellent in being wider than the first.

<110> Cheju National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> A CHITINASE AND A USE OF THE SAME <130> KP20100043 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1692 <212> DNA <213> sschi-1 <220> <221> CDS <222> (1)..(1689) <400> 1 agt tct gac aaa agt tat aaa atc atc ggc tac tat ccg tcc tgg ggc 48 Ser Ser Asp Lys Ser Tyr Lys Ile Ile Gly Tyr Tyr Pro Ser Trp Gly 1 5 10 15 gct tat gga agg gat ttt caa gta tgg gat atg gat gct tct aaa gtc 96 Ala Tyr Gly Arg Asp Phe Gln Val Trp Asp Met Asp Ala Ser Lys Val 20 25 30 agc cat att aat tat gca ttt gct gat att tgc tgg gag ggg agg cat 144 Ser His Ile Asn Tyr Ala Phe Ala Asp Ile Cys Trp Glu Gly Arg His 35 40 45 gga aac cct gat ccg aca ggc ccg aat ccc cag aca tgg tct tgc cag 192 Gly Asn Pro Asp Pro Thr Gly Pro Asn Pro Gln Thr Trp Ser Cys Gln 50 55 60 gat gaa aac gga gtg att gat gtt cca aat gga tca atc gtt atg ggg 240 Asp Glu Asn Gly Val Ile Asp Val Pro Asn Gly Ser Ile Val Met Gly 65 70 75 80 gac cca tgg atc gat gtg caa aag tca aat gcc gga 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Gln Ala Gly Glu Ser Gly Val Trp Lys Leu Ile Gly 545 550 555 560 Asp Cys Lys <210> 3 <211> 1791 <212> DNA <213> scchi-1+signalpeptide <400> 3 atgaaaaaag tgttttcaaa caaaaagttt ctcgtttttt ctttcatttt tgcgatgatt 60 ttaagtctgt ctttttttaa tggggaaagc gcaaaagcca gttctgacaa aagttataaa 120 atcatcggct actatccgtc ctggggcgct tatggaaggg attttcaagt atgggatatg 180 gatgcttcta aagtcagcca tattaattat gcatttgctg atatttgctg ggaggggagg 240 catggaaacc ctgatccgac aggcccgaat ccccagacat ggtcttgcca ggatgaaaac 300 ggagtgattg atgttccaaa tggatcaatc gttatggggg acccatggat cgatgtgcaa 360 aagtcaaatg ccggagatac ttgggatgag ccgattcggg gcaactttaa acaactattg 420 aagctgaaaa agaaccatcc tcatttgaaa acattcatat cagttggcgg atggagttgg 480 tcaaatcgct tttcagatgt tgcggcagat cctgcggcaa gagagaattt tgctgcttca 540 gcagtagatt ttttaagaaa atatgggttt gatggggtcg accttgactg ggaatacccg 600 gttagtggag ggctgccggg aaacagcacc cgtccggagg ataagagaaa ctacacgcta 660 ctcttgcagg atgtgcgaga aaagcttgac gccgcagaag cgaaggatgg caagaaatac 720 ttgctgacga 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aaagctccat accgggccaa cgatagaagc agcaacaaac 1620 tctgatcaaa catgtgggta taacgaatgg aaagatacag ccgtctacac aggcggagac 1680 cgagtcgtct ttaacggcaa agtgtatgaa gcgaaatggt ggacgaaagg agagcagccg 1740 gatcaggctg gtgagtcggg tgtatggaaa ttaattggtg attgcaaata a 1791 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F-primer <400> 4 atgaaaaaag tgttttcaa 19 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R-primer <400> 5 ttatttgcaa tcaccaat 18 <110> Cheju National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> A CHITINASE AND A USE OF THE SAME <130> KP20100043 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1692 <212> DNA <213> sschi-1 <220> <221> CDS (222) (1) .. (1689) <400> 1 agt tct gac aaa agt tat aaa atc atc ggc tac tat ccg tcc tgg ggc 48 Ser Ser Asp Lys Ser Tyr Lys Ile Ile Gly Tyr Tyr Pro Ser Trp Gly   1 5 10 15 gct tat gga agg gat ttt caa gta tgg gat atg gat gct tct aaa gtc 96 Ala Tyr Gly Arg Asp Phe Gln Val Trp Asp Met Asp Ala Ser Lys Val              20 25 30 agc cat att aat tat gca ttt gct gat att tgc tgg gag ggg agg cat 144 Ser His Ile Asn Tyr Ala Phe Ala Asp Ile Cys Trp Glu Gly Arg His          35 40 45 gga aac cct gat ccg aca ggc ccg aat ccc cag aca tgg tct tgc cag 192 Gly Asn Pro Asp Pro Thr Gly Pro Asn Pro Gln Thr Trp Ser Cys Gln      50 55 60 gat gaa aac gga gtg att gat gtt cca aat gga tca atc gtt atg ggg 240 Asp Glu Asn Gly Val Ile Asp Val Pro Asn Gly Ser Ile Val Met Gly  65 70 75 80 gac cca tgg atc gat gtg caa aag tca aat gcc gga gat act tgg gat 288 Asp Pro Trp Ile Asp Val Gln Lys Ser Asn Ala Gly Asp Thr Trp Asp                  85 90 95 gag ccg att cgg ggc aac ttt aaa caa cta ttg aag ctg aaa aag aac 336 Glu Pro Ile Arg Gly Asn Phe Lys Gln Leu Leu Lys Leu Lys Lys Asn             100 105 110 cat cct cat ttg aaa aca ttc ata tca gtt ggc gga tgg agt tgg tca 384 His Pro His Leu Lys Thr Phe Ile Ser Val Gly Gly Trp Ser Trp Ser         115 120 125 aat cgc ttt tca gat gtt gcg gca gat cct gcg gca aga gag aat ttt 432 Asn Arg Phe Ser Asp Val Ala Ala Asp Pro Ala Ala Arg Glu Asn Phe     130 135 140 gct gct tca gca gta gat ttt tta aga aaa tat ggg ttt gat ggg gtc 480 Ala Ala Ser Ala Val Asp Phe Leu Arg Lys Tyr Gly Phe Asp Gly Val 145 150 155 160 gac ctt gac tgg gaa tac ccg gtt agt gga ggg ctg ccg gga aac agc 528 Asp Leu Asp Trp Glu Tyr Pro Val Ser Gly Gly Leu Pro Gly Asn Ser                 165 170 175 acc cgt ccg gag gat aag aga aac tac acg cta ctc ttg cag gat gtg 576 Thr Arg Pro Glu Asp Lys Arg Asn Tyr Thr Leu Leu Leu Gln Asp Val             180 185 190 cga gaa aag ctt gac gcc gca gaa gcg aag gat ggc aag aaa tac ttg 624 Arg Glu Lys Leu Asp Ala Ala Glu Ala Lys Asp Gly Lys Lys Tyr Leu         195 200 205 ctg acg atc gcc tcc ggc gcc agt cct gaa tat gta agc aac act gaa 672 Leu Thr Ile Ala Ser Gly Ala Ser Pro Glu Tyr Val Ser Asn Thr Glu     210 215 220 tta gat aag att gct gaa acc gtt gat tgg att aac att atg acc tat 720 Leu Asp Lys Ile Ala Glu Thr Val Asp Trp Ile Asn Ile Met Thr Tyr 225 230 235 240 gac ttt aat ggc gga tgg caa agt ata agc gca cat aat gcc cca tta 768 Asp Phe Asn Gly Gly Trp Gln Ser Ile Ser Ala His Asn Ala Pro Leu                 245 250 255 ttc tat gat cca aaa gcg aaa gaa gcc ggc gtt cca aac gct gag aca 816 Phe Tyr Asp Pro Lys Ala Lys Glu Ala Gly Val Pro Asn Ala Glu Thr             260 265 270 ttt aac att gaa agc acc gtg aag cgc tac aag gaa gcc ggt gtc aaa 864 Phe Asn Ile Glu Ser Thr Val Lys Arg Tyr Lys Glu Ala Gly Val Lys         275 280 285 gcg gac aaa tta gtg ctt ggc aca ccg ttc tat ggc aga ggc tgg agc 912 Ala Asp Lys Leu Val Leu Gly Thr Pro Phe Tyr Gly Arg Gly Trp Ser     290 295 300 aat tgt gag cct gca gac aac gga gaa tat caa aaa tgc cga ccg gct 960 Asn Cys Glu Pro Ala Asp Asn Gly Glu Tyr Gln Lys Cys Arg Pro Ala 305 310 315 320 aaa gaa ggg acg tgg gaa aag ggg gta ttt gat ttt tca gat ctt gaa 1008 Lys Glu Gly Thr Trp Glu Lys Gly Val Phe Asp Phe Ser Asp Leu Glu                 325 330 335 aga act aca tca ata aaa acg gat ata aaa gat att gga atg atc gag 1056 Arg Thr Thr Ser Ile Lys Thr Asp Ile Lys Asp Ile Gly Met Ile Glu             340 345 350 caa aag tgc cgt ttt tgt ata atg cgg aga atg gaa act tca tta cct 1104 Gln Lys Cys Arg Phe Cys Ile Met Arg Arg Met Glu Thr Ser Leu Pro         355 360 365 acg atg atg aag aat cat atg gat aca aaa ccg att tta att aaa tca 1152 Thr Met Met Lys Asn His Met Asp Thr Lys Pro Ile Leu Ile Lys Ser     370 375 380 aac gga tta agc ggg gct atg ttt tgg gat ttc agc ggt gat tca aat 1200 Asn Gly Leu Ser Gly Ala Met Phe Trp Asp Phe Ser Gly Asp Ser Asn 385 390 395 400 cag act ttg ctc aac aaa tta gca gcc gat tta ggg ttc gct ccg ggt 1248 Gln Thr Leu Leu Asn Lys Leu Ala Ala Asp Leu Gly Phe Ala Pro Gly                 405 410 415 ggg ggt aat cca gag ccg cct tca tct gca ccg ggt aat ttg cat gtg 1296 Gly Gly Asn Pro Glu Pro Pro Ser Ser Ala Pro Gly Asn Leu His Val             420 425 430 acc gaa aaa acc gca acc agt atc agt ctg gca tgg gat gca ccg agc 1344 Thr Glu Lys Thr Ala Thr Ser Ile Ser Leu Ala Trp Asp Ala Pro Ser         435 440 445 gac gga gca aac atc gca gag tat gtg ctg tca tat gaa ggc ggg gcc 1392 Asp Gly Ala Asn Ile Ala Glu Tyr Val Leu Ser Tyr Glu Gly Gly Ala     450 455 460 gta tcg gtc aag gat aca tcg gcg aca atc ggg caa tta aag ccg aat 1440 Val Ser Val Lys Asp Thr Ser Ala Thr Ile Gly Gln Leu Lys Pro Asn 465 470 475 480 acg aca tac tca ttt aca gta tcg gca aag gat gcg gac gga aag ctc 1488 Thr Thr Tyr Ser Phe Thr Val Ser Ala Lys Asp Ala Asp Gly Lys Leu                 485 490 495 cat acc ggg cca acg ata gaa gca gca aca aac tct gat caa aca tgt 1536 His Thr Gly Pro Thr Ile Glu Ala Ala Thr Asn Ser Asp Gln Thr Cys             500 505 510 ggg tat aac gaa tgg aaa gat aca gcc gtc tac aca ggc gga gac cga 1584 Gly Tyr Asn Glu Trp Lys Asp Thr Ala Val Tyr Thr Gly Gly Asp Arg         515 520 525 gtc gtc ttt aac ggc aaa gtg tat gaa gcg aaa tgg tgg acg aaa gga 1632 Val Val Phe Asn Gly Lys Val Tyr Glu Ala Lys Trp Trp Thr Lys Gly     530 535 540 gag cag ccg gat cag gct ggt gag tcg ggt gta tgg aaa tta att ggt 1680 Glu Gln Pro Asp Gln Ala Gly Glu Ser Gly Val Trp Lys Leu Ile Gly 545 550 555 560 gat tgc aaa t aa 1692 Asp Cys Lys <210> 2 <211> 563 <212> PRT <213> sschi-1 <400> 2 Ser Ser Asp Lys Ser Tyr Lys Ile Ile Gly Tyr Tyr Pro Ser Trp Gly   1 5 10 15 Ala Tyr Gly Arg Asp Phe Gln Val Trp Asp Met Asp Ala Ser Lys Val              20 25 30 Ser His Ile Asn Tyr Ala Phe Ala Asp Ile Cys Trp Glu Gly Arg His          35 40 45 Gly Asn Pro Asp Pro Thr Gly Pro Asn Pro Gln Thr Trp Ser Cys Gln      50 55 60 Asp Glu Asn Gly Val Ile Asp Val Pro Asn Gly Ser Ile Val Met Gly  65 70 75 80 Asp Pro Trp Ile Asp Val Gln Lys Ser Asn Ala Gly Asp Thr Trp Asp                  85 90 95 Glu Pro Ile Arg Gly Asn Phe Lys Gln Leu Leu Lys Leu Lys Lys Asn             100 105 110 His Pro His Leu Lys Thr Phe Ile Ser Val Gly Gly Trp Ser Trp Ser         115 120 125 Asn Arg Phe Ser Asp Val Ala Ala Asp Pro Ala Ala Arg Glu Asn Phe     130 135 140 Ala Ala Ser Ala Val Asp Phe Leu Arg Lys Tyr Gly Phe Asp Gly Val 145 150 155 160 Asp Leu Asp Trp Glu Tyr Pro Val Ser Gly Gly Leu Pro Gly Asn Ser                 165 170 175 Thr Arg Pro Glu Asp Lys Arg Asn Tyr Thr Leu Leu Leu Gln Asp Val             180 185 190 Arg Glu Lys Leu Asp Ala Ala Glu Ala Lys Asp Gly Lys Lys Tyr Leu         195 200 205 Leu Thr Ile Ala Ser Gly Ala Ser Pro Glu Tyr Val Ser Asn Thr Glu     210 215 220 Leu Asp Lys Ile Ala Glu Thr Val Asp Trp Ile Asn Ile Met Thr Tyr 225 230 235 240 Asp Phe Asn Gly Gly Trp Gln Ser Ile Ser Ala His Asn Ala Pro Leu                 245 250 255 Phe Tyr Asp Pro Lys Ala Lys Glu Ala Gly Val Pro Asn Ala Glu Thr             260 265 270 Phe Asn Ile Glu Ser Thr Val Lys Arg Tyr Lys Glu Ala Gly Val Lys         275 280 285 Ala Asp Lys Leu Val Leu Gly Thr Pro Phe Tyr Gly Arg Gly Trp Ser     290 295 300 Asn Cys Glu Pro Ala Asp Asn Gly Glu Tyr Gln Lys Cys Arg Pro Ala 305 310 315 320 Lys Glu Gly Thr Trp Glu Lys Gly Val Phe Asp Phe Ser Asp Leu Glu                 325 330 335 Arg Thr Thr Ser Ile Lys Thr Asp Ile Lys Asp Ile Gly Met Ile Glu             340 345 350 Gln Lys Cys Arg Phe Cys Ile Met Arg Arg Met Glu Thr Ser Leu Pro         355 360 365 Thr Met Met Lys Asn His Met Asp Thr Lys Pro Ile Leu Ile Lys Ser     370 375 380 Asn Gly Leu Ser Gly Ala Met Phe Trp Asp Phe Ser Gly Asp Ser Asn 385 390 395 400 Gln Thr Leu Leu Asn Lys Leu Ala Ala Asp Leu Gly Phe Ala Pro Gly                 405 410 415 Gly Gly Asn Pro Glu Pro Pro Ser Ser Ala Pro Gly Asn Leu His Val             420 425 430 Thr Glu Lys Thr Ala Thr Ser Ile Ser Leu Ala Trp Asp Ala Pro Ser         435 440 445 Asp Gly Ala Asn Ile Ala Glu Tyr Val Leu Ser Tyr Glu Gly Gly Ala     450 455 460 Val Ser Val Lys Asp Thr Ser Ala Thr Ile Gly Gln Leu Lys Pro Asn 465 470 475 480 Thr Thr Tyr Ser Phe Thr Val Ser Ala Lys Asp Ala Asp Gly Lys Leu                 485 490 495 His Thr Gly Pro Thr Ile Glu Ala Ala Thr Asn Ser Asp Gln Thr Cys             500 505 510 Gly Tyr Asn Glu Trp Lys Asp Thr Ala Val Tyr Thr Gly Gly Asp Arg         515 520 525 Val Val Phe Asn Gly Lys Val Tyr Glu Ala Lys Trp Trp Thr Lys Gly     530 535 540 Glu Gln Pro Asp Gln Ala Gly Glu Ser Gly Val Trp Lys Leu Ile Gly 545 550 555 560 Asp Cys Lys             <210> 3 <211> 1791 <212> DNA <213> scchi-1 + signalpeptide <400> 3 atgaaaaaag tgttttcaaa caaaaagttt ctcgtttttt ctttcatttt tgcgatgatt 60 ttaagtctgt ctttttttaa tggggaaagc gcaaaagcca gttctgacaa aagttataaa 120 atcatcggct actatccgtc ctggggcgct tatggaaggg attttcaagt atgggatatg 180 gatgcttcta aagtcagcca tattaattat gcatttgctg atatttgctg ggaggggagg 240 catggaaacc ctgatccgac aggcccgaat ccccagacat ggtcttgcca ggatgaaaac 300 ggagtgattg atgttccaaa tggatcaatc gttatggggg acccatggat cgatgtgcaa 360 aagtcaaatg ccggagatac ttgggatgag ccgattcggg gcaactttaa acaactattg 420 aagctgaaaa agaaccatcc tcatttgaaa acattcatat cagttggcgg atggagttgg 480 tcaaatcgct tttcagatgt tgcggcagat cctgcggcaa gagagaattt tgctgcttca 540 gcagtagatt ttttaagaaa atatgggttt gatggggtcg accttgactg ggaatacccg 600 gttagtggag ggctgccggg aaacagcacc cgtccggagg ataagagaaa ctacacgcta 660 ctcttgcagg atgtgcgaga aaagcttgac gccgcagaag cgaaggatgg caagaaatac 720 ttgctgacga tcgcctccgg cgccagtcct gaatatgtaa gcaacactga attagataag 780 attgctgaaa ccgttgattg gattaacatt atgacctatg actttaatgg cggatggcaa 840 agtataagcg cacataatgc cccattattc tatgatccaa aagcgaaaga agccggcgtt 900 ccaaacgctg agacatttaa cattgaaagc accgtgaagc gctacaagga agccggtgtc 960 aaagcggaca aattagtgct tggcacaccg ttctatggca gaggctggag caattgtgag 1020 cctgcagaca acggagaata tcaaaaatgc cgaccggcta aagaagggac gtgggaaaag 1080 ggggtatttg atttttcaga tcttgaaaga actacatcaa taaaaacgga tataaaagat 1140 attggaatga tcgagcaaaa gtgccgtttt tgtataatgc ggagaatgga aacttcatta 1200 cctacgatga tgaagaatca tatggataca aaaccgattt taattaaatc aaacggatta 1260 agcggggcta tgttttggga tttcagcggt gattcaaatc agactttgct caacaaatta 1320 gcagccgatt tagggttcgc tccgggtggg ggtaatccag agccgccttc atctgcaccg 1380 ggtaatttgc atgtgaccga aaaaaccgca accagtatca gtctggcatg ggatgcaccg 1440 agcgacggag caaacatcgc agagtatgtg ctgtcatatg aaggcggggc cgtatcggtc 1500 aaggatacat cggcgacaat cgggcaatta aagccgaata cgacatactc atttacagta 1560 tcggcaaagg atgcggacgg aaagctccat accgggccaa cgatagaagc agcaacaaac 1620 tctgatcaaa catgtgggta taacgaatgg aaagatacag ccgtctacac aggcggagac 1680 cgagtcgtct ttaacggcaa agtgtatgaa gcgaaatggt ggacgaaagg agagcagccg 1740 gatcaggctg gtgagtcggg tgtatggaaa ttaattggtg attgcaaata a 1791 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F-primer <400> 4 atgaaaaaag tgttttcaa 19 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R-primer <400> 5 ttatttgcaa tcaccaat 18

Claims (8)

서열번호 2에 기재된 아미노산 서열을 갖는 키티나아제. A chitinase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. 제1항에 있어서,
상기 키티나아제는 서열번호 1에 기재된 폴리뉴클레오타이드에 의해 암호화되는 아미노산 서열을 갖는 키티나아제.
The method of claim 1,
Wherein said chitinase has an amino acid sequence encoded by the polynucleotide of SEQ ID NO: 1.
서열번호 2에 기재된 아미노산 서열을 갖는 키티나아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드A polynucleotide encoding a chitinase having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 제3항에 있어서,
상기 폴리뉴클레오타이드는 서열번호 1에 기재된 염기서열을 갖는 폴리뉴클레오타이드.
The method of claim 3,
The polynucleotide has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
서열번호 3에 기재된 염기서열을 갖는 폴리뉴클레오타이드.A polynucleotide having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3. 서열번호 1의 염기서열 또는 서열번호 3의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 벡터.A vector comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. 제6항의 벡터로 형질전환된 형질전환체.A transformant transformed with the vector of claim 6. 제7항의 형질전환체, 이의 배양물, 이의 무세포 배양액, 상기 배양물의 농축액, 상기 무세포 배양액의 농축액 및 제7항의 형질전환체에서 발현시켜 제조한 재조합 키티나아제로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 활성성분으로 포함하는 키틴 분해능 및 키토산 분해능을 갖는 생촉매.At least one selected from the group consisting of the transformant of claim 7, the culture thereof, the cell-free culture medium thereof, the concentrate of the culture medium, the concentrate of the cell-free culture medium, and the recombinant chitinase produced by expression of the transformant of claim 7. Biocatalyst having chitin resolution and chitosan resolution comprising as an active ingredient.
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