KR20130142691A - MANUFACTURING METHOD FOR VARIOUS RARE GINSENOSIDES BY β-GLUCOSIDASE FROM PENICILLIUM ACULEATUM - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing diol based and triol based rare ginsenosides using β-glucosidase and, more specifically, to a method for manufacturing diol based and triol based rare ginsenosides using site specific decomposition activities of β-glucosidase driven from Penicilliumaculeatum and the β-glucosidase.

Description

페니실리움 아큘레툼 유래 베타-글루코시다아제를 이용한 다양한 희귀 진세노사이드 제조방법 {Manufacturing method for various rare ginsenosides by β-glucosidase from Penicillium aculeatum }{Manufacturing method for various rare ginsenosides by β-glucosidase from Penicillium aculeatum using β-glucosidase derived from penicillium aculeptum}

본 발명은 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 유래 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소의 위치 특이적 분해 특성을 이용한 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드의 생산에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진세노사이드 단일기질과 자낭균류 곰팡이인 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 균주로부터 유래한 것으로 높은 온도에서도 안정한 활성을 나타내는 베타-글루코시다아제 효소의 위치 특이적 특성을 이용하여 높은 온도에서 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd 및 Rg3와 트라이올계 Rf, Rg1의 20번 위치에 연결된 당들(20-O-glycosides)을 분해하지 못하고(단, Rb1의 경우 20-O-glycosides의 Glucose-Glucose의 첫 Glucose의 1-6 결합은 끊어주지만 두 번째 Glucose는 끊어 주지 못함) 다른 위치의 글루코오스(glucose)만을 선택적으로 가수분해 하여 생산된 인삼에 존재하지 않는 희귀 진세노사이드의 제조용 조성물 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for the preparation of Penicillium The present invention relates to the production of rare diastereoisomer and triazole-based ginsenosides using the site-specific degradation characteristics of β -glucosidase derived from aculeatum and, more particularly, Penicillium < RTI ID = 0.0 > aculeatum) beta represents the stable activity at high temperature to be derived from a strain-glucosidase die at a high temperature by using a location-specific characteristics of the enzyme olgye ginsenoside Rb 2, Rc, Rd and Rg 3 and tri olgye Rf, (20- O- glycosides linked at the 20-position of Rg 1 (except for the case of Rb 1 , the 1-6 bond of the first glucose of the 20- O- glycosides of the 20- O- glycosides is cleaved but the second glucose The present invention relates to a composition for the preparation of rare ginsenosides and a process for their preparation which do not exist in ginseng produced by selectively hydrolyzing only glucose at other positions.

인삼에는 존재하지 않는 진세노사이드 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨, 컴파운드 케이 및 어글리콘 프로토파낙사디올은 각각 진세노사이드 Rb2, 진세노사이드 Rc, 진세노사이드 Rd 및 진세노사이드 Rg3에서 생산되고 진세노사이드 F1과 어글리콘 프로토파낙사트라이올은 각각 진세노사이드 Rg1와 진세노사이드 Rf에서 생산된다.The ginsenoside compound wye, compound MC, compound k and uglycon protopanaxadiol, which are not present in ginseng, are produced from ginsenoside Rb 2 , ginsenoside Rc, ginsenoside Rd and ginsenoside Rg 3 , respectively. Senoside F 1 and the aglycon protopanaxatriol are produced in ginsenoside Rg 1 and ginsenoside Rf, respectively.

다이올계 진세노사이드인 기질들은 어글리콘 프로토파낙사디올의 기본 골격구조에 글루코오즈, 아라비노피라노시드, 아라비노퓨라노시드가 결합하고 있는 구조인데 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 유래 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소는 20번 위치에 연결된 당들(20-O-glycosides)을 분해하지 못하고(단, Rb1의 경우 20-O-glycosides의 Glucose-Glucose의 첫 Glucose의 1-6 결합은 끊어주지만 두 번째 Glucose는 끊어 주지 못함) 선택적으로 다른 위치의 글루코오즈만을 가수분해하여 Rb2 → Compound O → Compound Y (하기 화학식 1 참조), Rc → Compound Mc1 → Compound Mc(하기 화학식 2참조), Rd → F2 → Compound K(하기 화학식 3 참조) 및 Rg3 → Rh2 → APPD(하기 화학식 4 참조)의 분해경로를 만들 수 있다. 트라이올계 진세노사이드인 기질들은 어글리콘 프로토파낙사트라이올의 기본 골격구조에 글루코오즈, 람노오즈가 결합하고 있는 구조인데 20번 위치에 연결된 당들(20-O-glycosides)을 분해하지 못하고 선택적으로 글루코오즈만을 가수분해 하면 Rg1 → F1(하기 화학식 5 참조), Rf → Rh1 → APPT(하기 화학식 6 참조)가 만들어질 수 있다.The substrates, which are diacylgeneenosides, are structures in which the basic skeletal structure of the aglycon protopanaxadiol is conjugated with glucoside, arabinofuranoside and arabinofuranoside, and Penicillium The β- glucosidase enzyme derived from aculeatum does not decompose the 20- O- glycosides linked to position 20 (except for Rb 1 , which is the first of the glucose-glucose residues of 20- O- glycosides) 1-6 is a combination of Glucose did not break but the second Glucose is not cut off) selectively decomposing only glucose at a different location singer Rb 2 O → → Compound (refer to formula 1 Compound Y), Rc → Compound Mc 1 → Compound Rd → F 2 → Compound K (see Chemical Formula 3), and Rg 3 → Rh 2 → APPD (see Chemical Formula 4 below). The substrate, which is a triol-based ginsenoside, is a structure in which glucoside and rhamnose are bonded to the basic skeletal structure of the aglycone protopanaxatriol. The 20- O- glycosides connected to the 20-position are not decomposed, Only hydrolysis of the glucoside can produce Rg 1 ? F 1 (see Chemical Formula 5 below) and Rf? Rh 1 ? APPT (see Chemical Formula 6 below).

Figure pat00001
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[진세노사이드 Rb2, Compound O 그리고 Compound Y][Ginsenoside Rb2, Compound O and Compound Y]

Figure pat00002
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[진세노사이드 Rc, Compound Mc1 그리고 Compound Mc][Ginsenoside Rc, Compound Mc1 and Compound Mc]

Figure pat00003
Figure pat00003

[진세노사이드 Rd, Compound F2 그리고 Compound K][Ginsenoside Rd, Compound F2 and Compound K]

Figure pat00004
Figure pat00004

[진세노사이드 Rg3, Compound Rh2 그리고 APPD][Ginsenoside Rg3, Compound Rh2 and APPD]

Figure pat00005
Figure pat00005

[진세노사이드 Rg1 그리고 F1][Ginsenoside Rg1 and F1]

Figure pat00006
Figure pat00006

[진세노사이드 Rf, Compound Rh1 그리고 APPT][Ginsenoside Rf, Compound Rh1 and APPT]

현재까지 진세노사이드 컴파운드 물질들은 면역 증강, 종양의 혈관신생 억제, 암세포 침윤 억제 및 암세포 증식 억제 등 여러 가지 우수한 효능을 지니고 있는 것으로 알려져 있어 건강식품 산업 분야에 있어서 점점 대량공급이 요구되고 있는 실정이며 따라서 안정적이고 효율적으로 생산할 필요성이 커지고 있다. Until now, ginsenoside compounds have been known to have many excellent efficacies such as immunity enhancement, tumor angiogenesis inhibition, inhibition of cancer cell infiltration and inhibition of cancer cell proliferation, and thus a large amount of supply is required in the field of health food industry Therefore, there is a growing need for stable and efficient production.

거기다 진세노사이드 어글리콘 프로토파낙사디올(APPD)과 어글리콘 프로토파낙사트라이올(APPT)에 당이 글리코실화 되면 여러 가지 주요 진세노사이드 물질이 될 수 있다. 진세노사이드 컴파운드 물질은 온도 10~50 ℃ 범위의 중온성 효소를 이용하여 생산되고 있지만, 이 효소는 낮은 반응 온도에서 작용하기 때문에 미생물에 오염되기 쉽고 생산 수율도 낮은 문제점이 있다.In addition, glycosylation of sugars in the ginsenoside uglycon protopanaxadiol (APPD) and the uglycon protopanaxatriol (APPT) can be a number of major ginsenoside substances. The ginsenoside compound material is produced using a mesophilic enzyme at a temperature in the range of 10 to 50 ° C. However, since the enzyme acts at a low reaction temperature, it is easily contaminated with microorganisms and the production yield is low.

또한, 진세노사이드 컴파운드 케이 제조에 대한 종래 기술로는, 다이올계 사포닌을 효소인 베타-글리코시다제(한국공개특허 제2003-94757호), 및 페니실리움속에서 분리한 나린지나제 또는 아스퍼질러스속에서 분리한 펙티나제(한국등록특허 제418604호) 등을 처리함으로써 컴파운드 케이를 제조하는 방법이 공지되어 있다.In addition, as a conventional technique for manufacturing ginsenoside compound k, diol saponin is used as an enzyme, beta-glycosidase (Korean Patent Publication No. 2003-94757), and Naringin Ginseng or Asanase (Korean Patent Registration No. 418604) or the like, which has been separated from a disperser, is known.

진세노사이드 F1은 암세포 증식 억제, 항암제의 항암 활성 증대 작용, 알러지 억제 및 자외선 B의 조사에 의한 아폽토시스(apoptosis)로부터 Bcl-2와 Brn-3a의 발현을 하부-조절(down-regulation)시킴으로써 인간 HaCaT 각질세포를 보호할 수 있음이 알려져 있다(Lee EH, et al., J. Invest. Dermatol. 121:607-13, 2003).By down-regulating the expression of Bcl-2 and Brn-3a from cancer cell proliferation inhibition, anticancer activity increasing action, allergy suppression and apoptosis by irradiation of ultraviolet B, It is known that HaCaT keratinocytes can be protected (Lee EH, et al., J. Invest. Dermatol. 121: 607-13, 2003).

현재까지의 진세노사이드 F1 생산의 종래기술로는 장내 세균에 의해 생성 방법(Hasegawa, H. et al., Planta Medica, 62:453(1996)), 인삼 정제 사포닌을 물이나 완충용액과 같은 수성용매 또는 물이나 완충용액과 같은 수성용매와 유기용매의 혼합액에 용해시킨 다음 나린지나제 및 펙티나제 중 적어도 하나 이상을 첨가하여 F1을 제조하는 방법(대한민국 공개특허공보 제2003-37005호) 등이 공지되어 있다.(Hasegawa, H. et al., Planta Medica, 62: 453 (1996)), ginseng refined saponin as a water-based or buffered solution A method in which at least one of a naringinase and a pectinase is added to prepare a solution of a compound of formula (I) in a solvent or a mixture of an aqueous solvent such as water or a buffer solution and an organic solvent (Korean Patent Publication No. 2003-37005) Is known.

장내세균을 이용하는 방법은 반응시간이 길며 전화수율이 낮은 문제점 때문에 최근에는 효소를 이용한 제조방법에 관심을 가지게 되었다.Recently, the method using intestinal bacteria has been interested in a manufacturing method using enzymes because of the problem that the reaction time is long and the yield of telephone is low.

뿐만 아니라, 진세노사이드 컴파운드 와이(Y)와 엠씨(Mc)는 염증질환에 효과가 있는 것으로 알려져 있으나, 현재까지 그 생산 방법이나 물질의 활성이 보고된 바 없고, 또한 자연계에서의 수득률이 상당히 낮아 이를 이용한 연구실적이 미비하다. 또한 진세노사이드 컴파운드 오(O)와 엠씨원(Mc1)도 생산 방법이나 물질의 활성이 보고된 바 없고, 또한 자연계에서의 수득률이 상당히 낮아 이를 이용한 적이 거의 없다.In addition, the ginsenoside compounds Y (Y) and MC (Mc) are known to be effective for inflammatory diseases, but their production methods and activity have not been reported to date, and the yields in the natural field are considerably low There is not much research result using this. Also, neither Ginsenoside compound O (O) nor MC 1 (Mc 1 ) has been reported to be active in production methods or substances, and the yield rate in the natural world is very low.

본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 컴파운드 오(O) 및 엠씨원(Mc1)와 같은 희귀 진세노사이드 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above needs, and it is an object of the present invention to provide a rare ginsenoside preparation method such as Compound O (O) and MC 1 (Mc 1 ).

본 발명의 다른 목적은 상기 희귀 진세노사이드 제조용 유전자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gene for producing the rare ginsenoside.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 희귀 진세노사이드 제조용 효소를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an enzyme for the production of the rare ginsenosides.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드를 생산에 사용되는 서열번호 4의 유전자를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a gene of SEQ ID NO: 4 which is used for production of a diol system and a triazole-based rare ginsenoside.

또 본 발명은 상기 본 발명의 유전자에 의하여 코딩되는 서열번호 1의 N-말단 서열을 가지는 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소를 제공한다.The present invention also provides a beta-glucosidase enzyme having an N-terminal sequence of SEQ ID NO: 1 which is encoded by the gene of the present invention.

또 본 발명은 상기 본 발명의 유전자 또는 본 발명의 효소를 유효성분으로 포함하는 진세노사이드 제조용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for preparing ginsenoside comprising the gene of the present invention or the enzyme of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 컴파운드 와이(Compound Y), 컴파운드 오(Compound O), 컴파운드 엠씨원(Compound Mc1), 컴파운드 엠씨(Compound Mc), 컴파운드 케이(Compound K), 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 에피원(F1), 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올(aglycon protopanaxatrio)으로 구성된 군으로부터 선택된 화합물인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the rare ginsenoside is selected from the group consisting of Compound Y, Compound O, Compound Mc 1 , Compound Mc, Compound K, ), Ugly cone protocol wave incident diol (aglycon protopanaxadiol), epi source (F 1), and ugly cone protocol wave incident triols (aglycon protopanaxatrio) as not exclusively a preferably a compound selected from the group consisting of in.

또 본 발명은 상기 본 발명의 유전자 또는 본 발명의 베타-글루코시다아제를 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd, Rg3과 트라이올계 진세노사이드 Rg1, Rf 및 이들 중에서 하나 이상의 혼합된 혼합물 중 어느 하나의 화합물과 반응용매 중에서 반응시켜 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법을 제공한다.The invention is beta of the gene or the present invention of the present invention - glucosidase die olgye ginsenoside Rb 2, Rc, Rd, Rg 3 and tri olgye ginsenoside Rg 1, Rf, and one or more mixed among them And reacting the compound with any one of the compounds in a reaction solvent to prepare a rare ginsenoside.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 반응은 pH 3.5 내지 6.0 범위에서 이루어지는 것이 바람직하고,In one embodiment of the present invention, the reaction is preferably carried out in the pH range of 3.5 to 6.0,

본 발명의 다른 구현예에 있어서,상기 반응은 온도 60 내지 78℃ 범위에서 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
In another embodiment of the present invention, the reaction is preferably performed at a temperature ranging from 60 to 78 ° C, but is not limited thereto.

이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명자는 희귀 진세노사이드의 전환을 개발하기 위해 지속적으로 연구한 결과, 곰팡이 유래 진핵생물인 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 균주에서 베타-글루코시다아제를 정제를 진행하였고, 이를 이용하여 베타-글루코시다아제 효소를 생산한 다음, 순수 분리된 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd 및 Rg3와 트라이올계 진세노사이드 Rg1, Rf의 글루코오스를 선택적으로 분해하여 희귀 진세노사이드인 컴파운드 오, 와이, 엠씨, 엠씨원(Mc1), 케이 및 어글리콘 프로토파낙사다이올과 에프투(F2)와 어글리콘 프로토파낙사트라이올을 제조함으로써 단시간에 고수율로 제조되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. As a result of continued research to develop the conversion of rare ginsenosides, the present inventors have found that fungus-derived eukaryotes Penicillium < RTI ID = 0.0 > glucuronidase was purified from a strain of aculeatum which was used to produce a beta-glucosidase enzyme. Then, purely isolated diol based ginsenosides Rb 2 , Rc, Rd and Rg 3 and tri- Senosides Rg 1 and Rf are selectively degraded to form the rare ginsenoside compounds O, Wai, MC, MC 1 , K and Uglycone protopanaxadiol, Ft 2 and Ugly Cone protopanaxyl triol, and thus the present invention has been completed.

본 발명에 있어서, 상기 베타-글루코시다아제는 곰팡이인 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 균주로부터 유래한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 베타-글루코시다아제는 최적 활성온도가 60 내지 78℃인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the beta-glucosidase is a fungus such as Penicillium aculeatum ). < / RTI > In addition, the beta-glucosidase may be characterized in that the optimal activation temperature is 60-78 ° C.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 곰팡이 유래 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)를 함유하는 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드(rare ginsenoside) 제조용 조성물을 제공한다.It provides a die olgye and tri olgye rare ginsenosides (rare ginsenoside) for preparing a composition containing a glucosidase -glucosidase) - the present invention is mold-derived beta.

본 발명에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 다이올계 진세노사이드인 컴파운트 오(Compound O) 컴파운드 와이(Compound Y), 컴파운드 엠씨원(Compound Mc1), 컴파운드 엠씨(Compound Mc), 컴파운드 케이(Compound K), 및 어글리콘 프로토파낙사디올(Aglycon protopanaxadiol) 또는 이들의 혼합물과 트라이올계 진세노사이드인 진세노사이드 F1(Ginsenoside F1) 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올(Aglycon protopanaxatriol) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the rare ginsenosides die olgye true of Com pounds ginsenosides bit O (Compound O) compound Y (Compound Y), the compound MC-membered (Compound Mc 1), the compound MC (Compound Mc), Compound K (Compound K), and ugly cone protocol wave incident diol (Aglycon protopanaxadiol) or a mixture thereof and tri olgye ginsenoside of ginsenoside F1 (ginsenoside F 1) and ugly cone protocol wave incident triols (Aglycon protopanaxatriol) thereof And a mixture thereof.

통상적으로, 베타-글루코시다아제는 동식물 및 미생물 등에 다양하게 존재하며 글루코시드나 소당류의 글리코시드 결합을 가수분해 하여 당과 어글리콘을 생성하는 효소로, 아릴, 아미노, 알킬기와 붙어있는 글루코시드나 시아노제닉 글루코시드, 그리고 올리고당 혹은 이당류를 가수분해하는 역할을 한다. 또한, 상기 효소는 물질대사의 조절에 있어 탄수화물의 생성이나 파쇄 등의 기본적인 역할을 수행한다(Pack. et al., (2007) J. Microbiol. Biotechnol. 17, 454-460). 이러한 베타 글리코시다아제의 최적 활성온도는 30 ~ 50℃ 이다.Generally, beta-glucosidase is an enzyme which is variously existed in animals, plants, microorganisms, and the like and is an enzyme which generates sugar and uglycon by hydrolyzing glucoside bond of glycoside and small saccharide. Glucoside attached to aryl, amino, Disaccharide synthase, dinacyclohexane glucoside, and oligosaccharide or disaccharide. In addition, the enzyme plays a fundamental role in the regulation of metabolism, such as the production or breakdown of carbohydrates (Pack et al., (2007) J. Microbiol. Biotechnol. 17, 454-460). The optimal activity temperature of such a beta-glucosidase is 30 to 50 ° C.

그러나 본 발명의 희귀 진세노사이드 제조용 조성물은 이보다 높은 온도에서 최적의 효소 활성을 나타내는 고온성 베타-글루코시다아제를 함유하며, 이 고온성 베타-글루코시다아제 최적 활성온도가 60~78℃인 것을 특징으로 한다.However, the composition for preparing rare ginsenosides of the present invention contains a high temperature beta-glucosidase exhibiting optimal enzyme activity at a temperature higher than this, and the optimum temperature for this high temperature beta-glucosidase is 60-78 ° C .

또한, 본 발명의 베타-글루코시다아제는 곰팡이인 페니실리움속에 속하는 미생물, 바람직하게는 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 균주로부터 유래한 것으로 서열번호 1의 N-terminal 서열 및 서열번호 4의 염기 서열을 갖는 것을 특징으로 한다.The beta-glucosidase of the present invention is also useful as a microorganism belonging to the genus Penicillium , preferably Penicillium aculeatum ) having the N-terminal sequence of SEQ ID NO: 1 and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4.

상기 페니실리움 아큘레튬 균주로부터 본 발명의 베타-글루코시다아제를 수득하는 것은 1) 균주로부터 직접 분리정제하거나, 2) 균주로부터 베타-글루코시다아제 유전자를 클로닝하여 재조합 발현벡터에서 발현시키고 이를 정제하여 수득할 수 있다. 이렇게 미생물로부터 효소를 얻는 과정은 당업계의 통상적인 방법에 의한다(Sambrook, J. and Russell, D.W. Molecular Cloning 3rd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory, 2001).The β-glucosidase of the present invention can be obtained from the above-mentioned Penicillium acullet strain by 1) isolating and purifying directly from the strain, or 2) cloning a β-glucosidase gene from the strain and expressing it in a recombinant expression vector, . The process of obtaining the enzyme from such microorganisms is by conventional methods in the art (Sambrook, J. and Russell, D.W. Molecular Cloning 3rd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, 2001).

또한 본 발명은 페니실리움 아큘레튬 균주로부터 본 발명의 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)는 상기 균주로부터 직접 분리한 후 염석방법을 통하여 수득하였다.The invention also beta of the present invention from Penny room Solarium ahkyul retyum strains were obtained through a salting out method is then isolated directly from the strain-glucosidase -glucosidase).

이렇게 본 발명의 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 함유한 희귀 진세노사이드 제조용 조성물은 기질은 진세노사이드 단일 기질과 완충용액, 수성용매와 유기용매의 혼합액 중에서 반응시킬 때, 60 ~ 78℃에서 반응하여 단일기질의 글루코스만을 선택적으로 가수분해하여 단시간에 희귀 진세노사이드를 전환하여 고수율로 생성하는 작용효과를 나타낸다.Thus, the composition for preparing rare ginsenosides containing beta -glucosidase of the present invention is characterized in that when the substrate is reacted in a mixture of ginsenoside single substrate and buffer solution, aqueous solvent and organic solvent, , Selectively hydrolyzing only a single substrate glucose, and converting the rare ginsenoside in a short time to produce a high yield.

상기 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)의 활성에 있어 페니실리움 아큘레튬을 28℃에서 5일간 배양하는 것이 바람직하다. 상기 과정에서의 배양액을 와트만여과지를 사용하여 여과한 한 후 여과액을 회수하여 황산암모늄을 사용한 염석 방법을 이용하여 조 미생물 효소를 수득하였다. 그 후 FPLC(fast protein liquid chromatography) 기기를 사용하여 이온교환 크로마토그래피(Ion-exchange chromatography) 방법을 이용하여 정제를 진행하여 베타-글루코시다아제를 획득하였다.The beta-glucosidase activity of the kinase in the -glucosidase) is preferably from 28 5 ilgan culturing a penny room Solarium ahkyul retyum. The culture solution in the above procedure was filtered using Watman filter paper, and the filtrate was recovered, and crude microbial enzyme was obtained by salting-out method using ammonium sulfate. Thereafter, purification was carried out using an ion exchange chromatography method using a FPLC (fast protein liquid chromatography) apparatus to obtain beta-glucosidase.

이렇게 수득된 베타-글루코시다아제(β-glucosidase)는 75℃에서 효소활성 측정시 pH 3.5 내지 6.0의 범위에서 약 50% 이상의 상대활성을 나타내고, pH 4.0내지 5.0의 범위에서 약 80% 이상의 상대활성을 나타내고, pH 4.5 부근에서 최대 상대활성을 나타낸다(도 1a). 또한, pH 4.5에서 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제의 효소활성 측정 시 55 내지 80℃ 범위에서 약 50% 이상의 상대활성을 나타내고, 60 내지 78℃의 범위에서 약 80% 이상의 상대활성을 나타내고, 75℃ 부근에서 최대 상대활성을 나타낸다(도 1b). 또한, 본 발명의 베타-글루코시다아제의 효소활성의 온도안정성 측정 시, 효소활성 반감기가 온도 60℃는 136.8시간, 65℃는 55시간, 70℃는 9.6시간, 그리고 75℃에서는 0.96시간로 나타난다.(도 2). The β-glucosidase thus obtained exhibits a relative activity of about 50% or more at pH 3.5 to 6.0 when the enzyme activity is measured at 75 ° C., and has a relative activity of about 80% or more at pH 4.0 to 5.0 And exhibits the maximum relative activity around pH 4.5 (Fig. 1A). In addition, when the enzymatic activity of the thermophilic β-glucosidase of the present invention is measured at pH 4.5, the relative activity is about 50% or more at 55 to 80 ° C, the relative activity is about 80% or more at 60 to 78 ° C , Exhibiting a maximum relative activity at around 75 DEG C (Fig. 1B). In measuring the temperature stability of the enzyme activity of the beta-glucosidase of the present invention, the half-life of the enzyme activity was found to be 136.8 hours at 60 ° C, 55 hours at 65 ° C, 9.6 hours at 70 ° C, and 0.96 hours at 75 ° C . (Fig. 2).

또한, 본 발명의 베타-글루코시다아제를 함유한 희귀 진세노사이드 제조용 조성물은 인삼의 주요 다이올계 사포닌인 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd과 주요 트라이올계 사포닌인 Rf, Rg1과 반응시킬 때, 고온 60 내지 78℃에서 반응속도를 빠르게 조절하여 단시간에 희귀 진세노사이드가 고수율로 생성되는 작용효과를 나타낸다.In addition, the composition for preparing rare ginsenoside containing beta-glucosidase of the present invention is characterized in that when it is reacted with ginsenosides Rb 2 , Rc and Rd which are the main diol saponins of ginseng and Rf and Rg 1 which are major triol saponins , The reaction speed is rapidly controlled at a high temperature of 60 to 78 占 폚 to exhibit an action effect of producing rare ginsenoside in a high yield in a short time.

본 발명은 고온성 베타-글루코시다아제를 기질로서 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd, Rg3, Rf, Rg1 이들 중에서 하나 이상 선택되어 혼합된 혼합물을 반응용매 중에서 반응시켜 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for preparing a mixture of a ginsenoside Rb 1 , Rb 2 , Rc, Rd, Rg 3 , Rf, Rg 1 , To provide a method for producing senosides.

본 발명에 있어서, 상기 베타-글루코시다아제는 곰팡이 유래 자낭균주인 페니실리움(Peniciilium)속에 속하는 진핵생물, 바람직하게는 페니실리움 아큘레튬(Penicillium aculeatum) 균주로부터 유래한 것으로 서열번호 3의 N-terminal 서열 및 서열번호 4의 염기 서열을 갖는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the beta-glucosidase is a eucaryote belonging to the genus Peniciilium , preferably a fungus-derived acanthosis strain, preferably Penicillium aculeatum ) having the N-terminal sequence of SEQ ID NO: 3 and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 가) 페니실리움 아큘레튬 균주를 PDA 평판배지에 25~28도, 5~7일간 배양하고; 나) 액체배지인 루틴배지(Rutin 5g/L)에 접종하여 25~28도, 5~7일간 배양한 다음 과발현을 유도하여 베타-글루코시다아제를 생산한다.In a preferred embodiment of the present invention, a) a) culturing a strain of Penicillium acullet on a PDA plate culture medium at 25 to 28 degrees for 5 to 7 days; B) Inoculated on a rutin medium (Rutin 5 g / L) as a liquid medium and cultured at 25 to 28 degrees for 5 to 7 days, followed by induction of overexpression to produce beta-glucosidase.

상기에서 베타-글루코시다아제 효소는 상기 베타 글루코시다아제 효소를 과발현하는 곰팡이를 배양하고, 베타-글루코시다아제 효소의 발현을 유도하며, 발현된 효소 단백질을 분리 및 정제하는 과정으로 베타-글루코시다아제를 사용하는 것이 바람직하다.The above-mentioned β-glucosidase enzyme is a process for culturing a fungus which overexpresses the β-glucosidase enzyme, inducing the expression of the β-glucosidase enzyme, separating and purifying the expressed enzyme protein, It is preferable to use azine.

상기 나) 과정에서 발현된 베타-글루코시다아제 효소 단백질을 분리하는 과정은, (a) 배양액을 여과하고; (b) 여과액을 회수하여 황산암모늄을 사용한 염석 방법을 이용하여 효소를 수득하여; (c) 분리 이온교환 크로마토그래피 컬럼(Ion exchange chromatography)으로 흡착시키고 (d) 염화나트륨(NaCl)로 활성 부분을 받아 분리하여 이루어질 수 있다.The process for separating the beta-glucosidase enzyme protein expressed in the step b) comprises: (a) filtering the culture solution; (b) recovering the filtrate and obtaining the enzyme using salting-out method using ammonium sulfate; (c) adsorption with ion exchange chromatography and (d) separation of the active moiety with sodium chloride (NaCl).

본 발명에 있어서, 상기 (a) 과정에서는 상기 곰팡이 배양액의 상등액을 와트만여과지에 여과하는 것이 바람직하고, 상기 (b) 과정에서는 80% 황산암모늄을 사용하는 것이 바람직하고 (c) 과정에서는 이온교환 크로마토그래피 컬럼인 히스트랩 큐(Histrap Q), 리소스 큐(Resource Q)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 (d) 과정에서는 1M 염화나트륨(NaCl)을 사용하여 flow를 1mL/min으로 흘려주는 것이 바람직하다.In the step (a) of the present invention, it is preferable to filter the supernatant of the culture medium of the fungus into Watman filter paper. In step (b), 80% ammonium sulfate is preferably used. It is preferable to use Histrap Q and Resource Q which are chromatography columns. It is preferable to use a flow rate of 1 mL / min using 1M sodium chloride (NaCl) in the step (d) .

또한, 상기 베타-글루코시다아제는 기질로서 다이올계 사포닌인 진세노사이드 Rb2 , Rc, Rd, Rg3과 트라이올계 사포닌인 진세노사이드 Rg1, Rf를 사용하여, 희귀 진세노사이드인 컴파운드 오, 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨원, 컴파운드 엠씨, 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올, 진세노사이드 에프원 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올 제조 시 각각 선택되어 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.In addition, the beta-glucosidase is prepared by using ginsenosides Rb 2 , Rc, Rd, and Rg 3 , which are diol-based saponin, as substrates, and ginsenosides Rg 1 and Rf, , Compound Wye, Compound MC One, Compound MC, Compound K, Uglycon Protopanax Diol, Ginsenoside Efone and Uglycone protopanax triol.

이때 반응 용매는 인산염-시트릭산 (phosphate/citrate) 완충액과 같은 완충용액의 베타-글루코시다아제 효소 및 기질간의 반응은 pH 3.5~6.0, 바람직하게는 pH 4.0~5.0, 보다 바람직하게는 pH 4.5에서 수행하고, 온도 55~80℃, 바람직하게는 60~78℃, 보다 바람직하게는 효소의 온도 안정성을 고려하여 75℃에서 진행하는 것이 바람직하다.At this time, the reaction between the beta-glucosidase enzyme and the substrate of the buffer solution such as phosphate-citrate buffer is carried out at pH 3.5 to 6.0, preferably pH 4.0 to 5.0, more preferably pH 4.5 , Preferably at a temperature of 55 to 80 DEG C, preferably 60 to 78 DEG C, more preferably at 75 DEG C in consideration of the temperature stability of the enzyme.

본 발명의 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드의 제조방법에 따르면, 고온에서 안정한 한 가지 효소를 이용하여 순수한 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd, Rg3와 트라이올계 진세노사이드 Rg1, Rf 또는 이들의 혼합물을 사용했을 때 각각 희귀 진세노사이드인 컴파운드 오, 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨원, 컴파운드 엠씨, 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올, 진세노사이드 에프원 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올 또는 이들의 혼합물을 제조할 수 있다.
According to the process for preparing a rare diastereoisomer and triazole-based ginsenoside using the beta-glucosidase enzyme of the present invention, pure diacylgeneenoside Rb2, Rc, Rd, Rg3 and tri Compounds W, Compounds W, Compound MC, Compound MC, Compound K, Uglycone protopanax diol, Ginsenoside Efon and Ugly, which are the rare ginsenosides, respectively, when using allergens Ginsenoside Rg1, Rf or mixtures thereof. Cone protopanaxyl triol, or mixtures thereof.

본 발명의 곰팡이 유래인 베타-글루코시다아제 효소를 함유한 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드의 제조용 조성물 및 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드 제조방법에 따르면, 페니실리움 아큘레툼(Penicillium aculeatum) 균주로부터 유래한 베타-글루코시다아제가 높은 온도에서도 안정한 활성을 나타내어 반응 속도가 빨라지며, 글루코오스만을 분해하는 기질 특이성으로 인하여 인삼에 존재하는 주요 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd 및 Rg3와 트라이올계 진세노사이드 Rg1, Rf의 글루코오스를 분해하여 각각 다른 물질로 전환시킴으로써 다이올계와 트라이올계의 희귀 진세노사이드를 빠르고 선택적으로 생산하여 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, there is provided a composition for preparing a rare-earth ginsenoside, a diol-based compound containing a beta-glucosidase enzyme derived from the fungus of the present invention, and a diol-based and triazole-based rare ginsenoside preparation method using a beta-glucosidase enzyme, Penicillium glucosidase derived from aculeatum strain exhibits stable activity at a high temperature and accelerates the reaction rate. Due to the substrate specificity to degrade only glucose, the major ginsenosides Rb 2 , Rc, Rd and Rg 3 And the triose-based ginsenosides Rg 1 and Rf are converted into different substances, respectively, to rapidly and selectively produce a rare diastereoisomer and a triol-based ginsenoside, which can be industrially useful.

도 1은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 SDS-PAGE(a)와 정제(b)에 따른 정제 정도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 베타-글루코시다아제의 pH(a) 및 온도(b)에 따른 효소 활성도를 비교하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 온도에 대한 안정성 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 사용된 베타-글루코시다아제의 진세노사이드 물질과 생성된 진세노사이드 물질의 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분석한 결과와 순수 분리된 진세노사이드 diol 계열의 Rb2, Rc, Rd, Rg3을 기질로 하여 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제에 의한 희귀 진세노사이드의 생산량을 나타낸 것으로, (a) 진세노사이드 Rb2의 전환, (b) Rb2의 전환을 HPLC로 분석한 결과, (c)는 진세노사이드 Rc의 전환, (d) Rc의 전환을 HPLC로 분석한 결과, (e)는 진세노사이드 Rd의 전환, (f) Rd의 전환을 HPLC로 분석한 결과, (g)는 진세노사이드 Rg3의 전환, (h)는 Rg3의 전환을 HPLC로 분석한 결과를 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명에 사용된 베타-글루코시다아제의 진세노사이드 물질과 생성된 진세노사이드 물질의 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)로 분석한 결과와 순수 분리된 triol 계열의 Rf, Rg1을 기질로 하여 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제에 의한 희귀 진세노사이드의 생산량을 나타낸 것으로, (a)는 진세노사이드 Rf의 전환, (b)는 Rf의 전환을 HPLC로 분석한 결과, (c)는 진세노사이드 Rg1의 전환, (d)는 Rg1의 전환을 HPLC로 분석한 결과를 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 의해 전환되는 진세노사이드를 그림으로 나타낸 것으로 (a) 진세노사이드 diol 계열의 전환 그리고 (b) 진세노사이드 triol 계열의 전환을 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the degree of purification of the beta-glucosidase of the present invention according to SDS-PAGE (a) and tablets (b).
Fig. 2 shows the activity of the enzyme according to the pH (a) and the temperature (b) of the beta-glucosidase of the present invention.
Fig. 3 shows the results of the stability measurement of beta-glucosidase of the present invention against temperature.
FIG. 4 is a graph showing the results of analysis of high-pressure liquid chromatography (HPLC) of the ginsenoside material and the resulting ginsenoside material of beta-glucosidase used in the present invention and the results of purely separated ginsenoside diol series Rb 2 , Rc, Rd, Rg 3 a to a substrate thermophilic beta of the present invention - glucosidase illustrates the production of rare ginsenosides by Ajay, (a) ginsenoside conversion of the side Rb 2, (b) conversion of Rb 2 (D) conversion of Rc was analyzed by HPLC, (e) conversion of ginsenoside Rd, and (f) conversion of Rd was carried out by HPLC (G) shows conversion of ginsenoside Rg 3 , and (h) shows conversion of Rg 3 by HPLC.
FIG. 5 is a graph showing the results of analysis of high-pressure liquid chromatography (HPLC) of the ginsenoside material and the resulting ginsenoside material of beta-glucosidase used in the present invention and the triol-based Rf and Rg 1 (A) shows the conversion of ginsenoside Rf and (b) shows the conversion of Rf by HPLC. As a result, it was found that ( c) shows conversion of ginsenoside Rg 1 , and (d) shows conversion of Rg 1 by HPLC.
FIG. 6 is a graphical representation of the ginsenosides converted by the beta-glucosidase of the present invention, showing (a) the conversion of the ginsenoside diol family and (b) the ginsenoside triol family.

이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재한 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
The present invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention and the scope of the present invention is not to be construed as limited by the following examples.

실시예Example 1: 베타- 1: beta- 글루코시다아제를Glucosidase 이용한 희귀  Used rare 진세노사이드의Ginenoside 제조 Produce

(1) 베타- 글루코시다아제( β -glucosidase)의 생산조건과 베타- 글루코시다아제 효소 수득방법 (1) beta-glucosidase method to obtain enzyme-glucosidase -glucosidase) in production conditions with beta

본 발명에서는 베타-글루코시다아제를 제조하기 위하여, 먼저 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 균주 Penicillium aculeatum KCTC 6245 (국가생명연구자원정보센터, 대한민국 대전시 유성구 어은동 52에서 입수)를 고체 PDA(Potato dextrose broth) 배지(포테이토 7g/L, 글루코오즈 20g/L)에서 28℃로 5일동안 평판배양을 한 후 균사를 회수하여 액상 루틴(Rutin) 배지(루틴 5g/L)로 계대하여 28℃에서 200rpm으로 5 ~ 7일간 배양하였다.In the present invention, to prepare beta-glucosidase, first beta-glucosidase (β-glucosidase strainPenicillium aculeatum KCTC 6245 (National Life Research Resource Information Center, obtained from 52, Eeun-dong, Yuseong-gu, Daejeon, Korea) was plated on solid PDA (Potato dextrose broth) medium (potato 7g / L, glucose 20g / L) at 28 ℃ for 5 days. After the mycelia were collected and passaged with a liquid rutin medium (rutin 5g / L) and incubated for 5 to 7 days at 200rpm at 28 ℃.

본 발명은 위의 배양여액에서 효소를 얻기 위해서 다음과 같이 정제하였다. 5일동안 배양된 배양여핵을 80%의 단백질이 염석될 수 있는 561 g/ℓ의 황산암모늄을 첨가한 후 13,000 x g로 4℃에서 20분동안 원심분리한다. 그리고 침전물을 구연산나트륨 또는 인삼 완충용액과 같은 완충용액에 용해하는 탈염과정을 통해 황산암모늄을 제거한 후 조 미생물을 회수하였다. In order to obtain the enzyme from the above culture filtrate, the present invention was purified as follows. The cultured tuberculosis cultured for 5 days is centrifuged at 13,000 x g for 20 minutes at 4 ° C after addition of ammonium sulfate of 561 g / l in which 80% protein can be salted. The ammonium sulfate was removed through a desalting process in which the precipitate was dissolved in a buffer solution such as sodium citrate or ginseng buffer, and the microorganisms were recovered.

상기 회수한 조 미생물을 FPLC(fast protein liquid chromatography) 기기를 사용하여 이온교환 크로마토그래피(Ion-exchange chromatography) 방법을 이용하여 정제를 진행하였다. 첫 번째 컬럼(column)으로 히스트랩 큐(Histrap Q)를 사용하여 활성을 나타내는 부분을 수득하고 두 번째 컬럼(column)으로 리소스 큐(Resource Q)를 사용하여 수득하였다(도 1).The recovered crude microorganism was purified using an ion exchange chromatography method using FPLC (fast protein liquid chromatography) apparatus. Using a Histrap Q as the first column, a portion showing activity was obtained and a second column was obtained using Resource Q (Fig. 1).

도 1은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 SDS-PAGE(a)와 정제(b)에 따른 정제 정도를 나타낸 것이다.       Figure 1 shows the degree of purification of the beta-glucosidase of the present invention according to SDS-PAGE (a) and tablets (b).

(2) 베타-(2) Beta- 글루코시다아제의Glucosidase 활성에 미치는 온도 및  The temperature and pHpH 효과 조사  Investigation of effects

본 발명에서는 상기 실시예 (1)에서 분리한 베타-글루코시다아제가 인삼에 주로 존재하는 진세노사이드에 미치는 영향을 다음과 같이 확인하였다. In the present invention, the effect of beta-glucosidase isolated in Example (1) on ginsenosides mainly present in ginseng was confirmed as follows.

가. 베타-end. beta- 글루코시다아제의Glucosidase 효소 활성 측정 Enzyme activity measurement

본 발명에서는 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드(pNPGlc)을 기질로 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 반응 전에 1.0 mM ,4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드, 50 mM 인산염-시트릭산 완충용액(pH 4.5) 및 본 발명의 고온성 베타-글루코시다아제 효소를 희석하여 총 부피 200㎕이 되게 섞은 다음 온도 75℃에서 10분 동안 반응을 진행시켰다. 여기에 다시 2M 탄산나트륨을 첨가하여 상기 반응을 정지시켰다. 이때 사용된 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드의 양과 효소 반응으로 인하여 생성된 4-니트로페놀 양은 420 ㎚에서의 흡광도를 측정하여 산정하였고, 효소 단위(Unit)는 1 마이크로몰(μmole)의 4-니트로페놀을 생산하는 효소의 양으로 정의하였다. 또한, 효소의 단백질 농도는 소혈청 알부민 (bovine serum albumin)을 기준으로 한 브래드포드(Bradford) 방법을 사용하여 산정하였다.
In the present invention, the activity of the thermophilic β-glucosidase enzyme was measured by using 4-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside ( p NPGlc) as a substrate. Specifically, before the reaction, 1.0 mM, 4-nitrophenyl- beta -D-glucopyranoside, 50 mM phosphate-citric acid buffer solution (pH 4.5) and the thermophilic beta-glucosidase enzyme of the present invention were diluted The reaction mixture was mixed at a total volume of 200 μl, and the reaction was allowed to proceed at 75 ° C for 10 minutes. The reaction was stopped by addition of 2M sodium carbonate again. The amount of 4-nitrophenyl - ? - D-glucopyranoside used and the amount of 4-nitrophenol produced by the enzyme reaction were estimated by measuring the absorbance at 420 nm. The enzyme unit was 1 micromolar ( lt; RTI ID = 0.0 > pmole) < / RTI > of 4-nitrophenol. In addition, the protein concentration of the enzyme was estimated using the Bradford method based on bovine serum albumin.

나. 베타-I. beta- 글루코시다아제에Glucosidase 대한  About pHpH 효과 조사 Investigation of effects

먼저 상기 효소에 대한 pH 효과를 조사하기 위하여, 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드를 2차 증류수에 녹인 후 37 단위(units)/ℓ 효소가 함유된 인산염/시트릭산 완충용액을 pH 3.5에서부터 6.5까지의 범위에서 반응시켰다. 이때, 상기 반응은 온도 75℃에서 10분동안 진행시켰다. 반응이 끝난 다음, 2M 탄산나트륨을 첨가하여 반응을 종료시키고 상기 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과 도 2a에 나타난 바와 같이, 최적 pH는 4.5인 것을 확인할 수 있었다.
First, 4-nitrophenyl - ? - D-glucopyranoside was dissolved in secondary distilled water and then phosphate / citric acid buffer solution containing 37 units / l of enzyme The reaction was carried out in the range of pH 3.5 to 6.5. At this time, the reaction was allowed to proceed at a temperature of 75 占 폚 for 10 minutes. After the reaction was completed, the reaction was terminated by adding 2M sodium carbonate and the activity of the beta-glucosidase enzyme was measured. As a result, it was confirmed that the optimum pH was 4.5 as shown in Fig.

다. 베타-All. beta- 글루코시다아제에Glucosidase 대한 온도 효과 조사 Survey on temperature effect

또한 상기 효소에 대한 온도 효과를 조사하기 위하여, 온도 50℃에서 85℃까지의 범위에서 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드와 37 단위(units)/ℓ의 효소가 함유된 인산염/시트릭산 완충용액(pH 4.5)을 사용하여 각각 10분 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 다음, 2M 탄산나트륨을 첨가하여 반응을 종료시키고 상기 고온성 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. 그 결과 도 2b에 나타난 바와 같이, 최적 온도는 75℃인 것을 확인할 수 있었다.In order to investigate the temperature effect on the enzyme, a mixture of 4-nitrophenyl - ? - D-glucopyranoside and 37 units / liter of enzyme containing phosphate / And reacted with citric acid buffer solution (pH 4.5) for 10 minutes each. After the reaction was completed, the reaction was terminated by the addition of 2M sodium carbonate and the activity of the hot β-glucosidase enzyme was measured. As a result, as shown in FIG. 2B, it was confirmed that the optimum temperature was 75 ° C.

도 2는 본 발명의 베타-글루코시다아제의 pH(a) 및 온도(b)에 따른 효소 활성도를 비교하여 나타낸 것이다.
Fig. 2 shows the activity of the enzyme according to the pH (a) and the temperature (b) of the beta-glucosidase of the present invention.

라. 베타-la. beta- 글루코시다아제의Glucosidase 온도 안정성 조사 Temperature stability investigation

본 발명에서는 베타-글루코시다아제의 온도 안정성을 조사하기 위하여, 온도 60℃에서 75℃까지의 범위에서 4-니트로페닐-β-D-글루코피라노시드와 37 단위(units)/ℓ의 효소가 함유된 인산칼륨/시트릭산 완충용액(pH 4.5)을 사용하여 각각 효소 활성이 절반으로 줄어드는 시간까지 반응을 진행시켰다. 반응이 끝난 다음, 2M 탄산나트륨을 처리하여 반응을 종료시키고 상기 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다. In the present invention, in order to investigate the temperature stability of beta-glucosidase, 4-nitrophenyl - ? - D-glucopyranoside and 37 units (units) / liter of enzyme (PH 4.5) containing potassium phosphate / citric acid was used to conduct the reaction until the enzyme activity was reduced to half, respectively. After the reaction was completed, the reaction was terminated by treating with 2M sodium carbonate and the activity of the beta-glucosidase enzyme was measured.

도 3은 본 발명의 베타-글루코시다아제의 온도 안정성 측정 결과를 나타낸 것이다. 상기 도 2의 그래프에서 온도 표기는 75℃ (●),70℃ (○), 65℃ (▲) 및 60℃ (△)로 각각 나타내었다.FIG. 3 shows the result of measuring the temperature stability of the beta-glucosidase of the present invention. In the graph of FIG. 2, the temperature is indicated by 75 ° C., 70 ° C., 65 ° C. and 60 ° C., respectively.

그 결과 도 3에 나타난 바와 같이, 온도 60℃는 136.8시간, 65℃는 55시간, 70℃는 9.6시간, 그리고 75℃에서는 0.96시간 경과 시 상기 효소 활성이 절반으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the enzymatic activity was reduced to half at 60 ° C for 136.8 hours, 65 ° C for 55 hours, 70 ° C for 9.6 hours, and 75 ° C for 0.96 hours.

마. 베타-hemp. beta- 글루코시다아제가Glucosidase 순수 분리된  Purely-separated 다이올계Diol system 진세노사이드Gin Senocide RbRb 22 , , RcRc  And RdRd and 트라이올계Triazol 진세노사이드  Gin Senocide RfRf , , RgRg 1One 에 미치는 활성 조사Activity on

상기 본 발명의 베타-글루코시다아제 효소가 순수 분리된 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd, Rg3과 트라이올계 진세노사이드 Rf, Rg1과 반응할 때 관찰되는 영향을 조사하기 위하여, 기질로 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd, Rg3, Rf 및 Rg1을 각각 0.5mg/ml씩 사용하였다. 또한, 상기 효소는 0.3, 0.3, 0.3, 3.7, 3.7 및 7.5 단위(units)/ℓ씩이 사용되었으며, 온도 70℃에서 각각 6시간 동안 진행시켰다. 반응이 끝나면 n-부탄올을 첨가하여 반응을 종료시키고, 상기 베타-글루코시다아제 효소의 활성을 측정하였다.In order to investigate the effect observed when the beta-glucosidase enzyme of the present invention is reacted with purely isolated dihydrate ginsenosides Rb 2 , Rc, Rd and Rg 3 and triazole ginsenosides Rf and Rg 1 , Rb 2 , Rc, Rd, Rg 3 , Rf and Rg 1 of 0.5 mg / ml were used as substrates, respectively. The enzyme was used at 0.3, 0.3, 0.3, 3.7, 3.7 and 7.5 units / liter, respectively, and the reaction was carried out at a temperature of 70 DEG C for 6 hours. When the reaction was completed, n-butanol was added to terminate the reaction and the activity of the beta-glucosidase enzyme was measured.

그 결과, 도 4와 5에 나타난 바와 같이, 진세노사이드 Rb2은 컴파운드 오(Compound O)를 거쳐 컴파운드 와이(Compound Y)로(도 4a 참조), 진세노사이드 Rc는 컴파운드 엠씨원(Compound Mc1)을 거쳐 컴파운드 엠씨로(도 4c 참조), 진세노사이드 Rd는 진세노사이드 F2를 거쳐 컴파운드 케이(Compound K)로(도 4e 참조), 진세노사이드 Rg3는 진세노사이드 Rh2를 거쳐 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol)로(도 4g 참조), 진세노사이드 Rg1은 진세노사이드 F1로(도 5c 참조), 진세노사이드 Rf는 진세노사이드 Rh1을 거쳐 어글리콘 프로토파낙사트라이올(aglycon protopanaxatriol)로(도 5a 참조) 각각 전환되는 것을 확인하였다.
As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, the ginsenoside Rb 2 is passed through the compound O to the compound Y (see FIG. 4A), the ginsenoside Rc is the compound Mc see Fig. 1) through (Fig. 4c a compound MC), ginsenoside Rd is true through the ginsenoside F2 as compound K (compound K) (see Fig. 4e), ginsenoside Rg3 is ugly through the ginsenoside Rh 2 Ginsenoside Rg1 to ginsenoside F1 (see Fig. 5c), ginsenoside Rf via ginsenoside Rh < 1 > and aglycon protopanaxadiol (see Fig. 4g) (See FIG. 5A), respectively.

(3) 베타-(3) Beta- 글루코시다아제Glucosidase 효소를 이용한 희귀  Enzyme-based rare 진세노사이드의Ginenoside 생산 production

본 발명에서는 상기 베타-글루코시다아제 효소를 이용한 희귀 진세노사이드의 생산 방법을 개발하기 위하여, 상기 효소의 최적 pH (pH 4.5) 및 효소활성이 절반으로 줄어든 시간을 고려한 온도(70℃)에서 각각 순수 기질인 진세노사이드 다이올계 Rb2, Rc, Rd, Rg3 0.3 단위(Unit)/ℓ, 0.3 단위(Unit)/ℓ, 0.3 단위(Unit)/ℓ3.7 단위(Unit)/ℓ과 진세노사이드 트라이올계 Rf, Rg1 3.7단위(Unit)/ℓ, 7.5단위(Unit)/ℓ 가지고 각각 진세노사이드 컴파운드 와이, 컴파운드 엠씨, 컴파운드 케이, 어글리콘 프로토파낙사디올, 에프원, 어글리콘 프로토파낙사트라이올을 생산하였다.In the present invention, in order to develop a method for producing rare ginsenosides using the β-glucosidase enzyme, the optimum pH (pH 4.5) of the enzyme and the temperature at which the enzyme activity is reduced to half (70 ° C.) pure substrate, ginsenoside die olgye Rb 2, Rc, Rd, Rg 3 0.3 units (unit) / ℓ, 0.3 units (unit) / ℓ, 0.3 units (unit) /ℓ3.7 unit (unit) / ℓ and Gene The compound of Senenoside Compound Wye, Compound MC, Compound K, and Uglycone protopanax Diol, Efon, and Uglycon proto are each having 3.7 units of Senoside triol Rf, Rg 1 , and 7.5 units / Tricol.

현재까지 희귀 진세노사이드를 생산한 사례로는 설포로버스 엑시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius)의 베타-글리코시다아제와 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum)의 베타-글리코시다아제가 있다. Examples of rare ginsenosides that have been produced so far include beta-glycosidase from Sulfolobus acidocaldarius and beta-glycosidase from Dictyoglomus turgidum .

엑시도칼다리우스(Sulfolobus acidocaldarius)의 베타-글리코시다아제는 각각 Rb1, Rb2, Rc, Rd을 반응하였을 때 각각 컴파운드 케이 0.53 mg/ml(94%), 컴파운드 와이 0.56 mg/ml (80%) 및 컴파운드 엠씨 0.70 (100%) mg/ml을 생산하였다. 디티오글로무스 툴기둠 (Dictyoglomus turgidum)의 베타-글리코시다아제는 각각 Rb1, Rb2, Rc, Rd 0.5mg/ml을 사용했을 때 어글리콘 프로토파낙사디올 0.25mg/ml(95%), 컴파운드 와이 0.40mg/ml(99%) 및 컴파운드 엠씨 0.32mg/ml(94%) 를 생산할 수 있다. Sulfolobus beta acidocaldarius) - glycosidase is Rb 1, Rb 2, Rc, when reacting Rd each compound K 0.53 mg / ml (94%) , compound Y 0.56 mg / ml (80%) and compound MC 0.70, respectively ( 100%) mg / ml. Beta-glycosidase of Dictyoglomus turgidum used 0.25 mg / ml (95%) of uglycon protopanaxadiol when using 0.5 mg / ml of Rb1, Rb2, Rc and Rd, respectively, 0.40 mg / ml (99%) and compound MC 0.32 mg / ml (94%).

그러나 본 발명에 따른 베타-글루코시다아제를 사용하면 각각 Rb2, Rc, Rd, Rg3 0.5mg/ml을 사용했을 때 컴파운드 와이 0.34mg/ml(98%), 컴파운드 엠씨 0.35mg/ml(99%), 컴파운드 케이 0.30mg/ml(94%) 및 어글리콘 프로토파낙사다이올 0.06mg/ml(45%)을 생산할 수 있다. 그리고 각각 Rf, Rg1 0.5mg/ml을 사용했을 때 F1 0.32mg/ml(99%) 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올 0.28mg/ml (89%)을 생산할 수 있다.However, beta according to the invention The glucosidase each Rb 2, Rc, Rd, Rg 3 , when used with 0.5mg / ml and this compound 0.34mg / ml (98%), compound MC 0.35mg / ml (99 , Compound k 0.30 mg / ml (94%) and uglycon protopanaxadiol 0.06 mg / ml (45%). When using 0.5 mg / ml of Rf and Rg1, respectively, it is possible to produce F1 0.32 mg / ml (99%) and uglycon protopanaxatriol 0.28 mg / ml (89%).

따라서 본 발명의 디티오글로무스로부터 분리한 베타-글루코시다아제가 희귀 진세노사이드 생산에 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that beta-glucosidase isolated from dithiogromose of the present invention shows excellent effects on the production of rare ginsenoside.

이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점을 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> Konkuk University Industrial Cooperation Corp. <120> Manufacturing method for various rare ginsenosides by beta-glucosidase from Penicillium aculeatum <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 10 <212> PRT <213> Penicillium aculeatum <400> 1 Lys Ala Tyr Ser Pro Ile Ala Tyr Pro Ala 1 5 10 <210> 2 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ctcgagaaaa gaatgcggaa cagcttattg atttcgctt 39 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgaattccta cttccgatgt tgagagcca 29 <210> 4 <211> 2850 <212> DNA <213> Penicillium aculeatum <400> 4 atgcggaaca gcttattgat ttcgcttgct gcggcagcac ttgccgaggg caaagtgagt 60 ttccccgtca attgattctc atccattctt atattataac ctgaactaac tgttgtgtgc 120 ctacatcagg cctactcacc tcccgcgtat cctgctccct gggccagtgg tgccggggaa 180 tgggctcaag cccatgagag agctgtcgag ttcgtctcgc agttgacctt ggccgaaaag 240 ataaatttga cgactggtgt tgggtatgtc gagagatcat tgaacaaata tctacgacac 300 tggactgaca attggtagat gggagggtgg acaatgtgtc 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Industrial Cooperation Corp. <120> Manufacturing method for various rare ginsenosides by          beta-glucosidase from Penicillium aculeatum <160> 4 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 10 <212> PRT <213> Penicillium aculeatum <400> 1 Lys Ala Tyr Ser Pro Ile Ala Tyr Pro Ala   1 5 10 <210> 2 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ctcgagaaaa gaatgcggaa cagcttattg atttcgctt 39 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgaattccta cttccgatgt tgagagcca 29 <210> 4 <211> 2850 <212> DNA <213> Penicillium aculeatum <400> 4 atgcggaaca gcttattgat ttcgcttgct gcggcagcac ttgccgaggg caaagtgagt 60 ttccccgtca attgattctc atccattctt atattataac ctgaactaac tgttgtgtgc 120 ctacatcagg cctactcacc tcccgcgtat cctgctccct gggccagtgg tgccggggaa 180 tgggctcaag cccatgagag agctgtcgag ttcgtctcgc agttgacctt ggccgaaaag 240 ataaatttga cgactggtgt tgggtatgtc gagagatcat tgaacaaata tctacgacac 300 tggactgaca attggtagat gggagggtgg acaatgtgtc ggtaacactg 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aggcaaaact ccattcactg gggcaagcaa cgttctgact ggggagttga tgtcatctat 2100 gaacccaaca acggagatgg tgctcctcag caggacttca ccgagggtat cttcattgat 2160 tatcgacact ttgacaaata caacattact cccacttacg aatttggtta tggtcttagt 2220 tacagcacat tctcattctc aaacctcaag gtgactcctc tcgctgctcc tccttaccaa 2280 ccagccaagg gccagagcgg tccggcacct gtgctaggca aggttttgaa cgccacggcc 2340 tatctgttcc cagactacat caaacgcatt gaagcgttca tttacccatg gctcaactct 2400 actgatctga agacttcctc cggtgatcca aactacggct ggcctacttc tcagtacgtg 2460 cctgacggcg ctcaagacgg gtctccacaa cctgtcaatc ccgctggcgg tgctcctggt 2520 ggtaaccctg ctctatatga ccctgttgcc gaaattagtg tgactatcaa aaacaccgga 2580 aaggtcgctg gtattgaagt gcctcaactc tatgtctcgc tcggtggtcc ctccgatgca 2640 cccaaagttc ttcgtggctt tggccgactt tctctcggcg ctggcgggga ggctcagtgg 2700 actgccactt tgaccaggcg tgacgtatct aactgggacc ccgtcagcca gaactgggtt 2760 gtcacaaact acaccaagac tgtctatgtt ggcaactctt ctcgcaactt gccgctccag 2820 cagactttgg ctctcaacat cggaaagtag 2850

Claims (8)

다이올계와 트라이올계 희귀 진세노사이드를 생산에 사용되는 서열번호 4의 유전자.The gene of SEQ ID NO: 4 used for producing diol-based and triol-based rare ginsenosides. 제 1항의 유전자에 의하여 코딩되는 서열번호 1의 N-말단 서열을 가지는 베타-글루코시다아제(β-glucosidase) 효소.A β-glucosidase enzyme having an N-terminal sequence of SEQ ID NO: 1 encoded by the gene of claim 1. 제 1항의 유전자 또는 제2항의 효소를 유효성분으로 포함하는 진세노사이드 제조용 조성물.A composition for preparing ginsenoside comprising the gene of claim 1 or the enzyme of claim 2 as an active ingredient. 제 3항에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 컴파운드 와이(Compound Y), 컴파운드 오(Compound O), 컴파운드 엠씨원(Compound Mc1), 컴파운드 엠씨(Compound Mc), 컴파운드 케이(Compound K), 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 에피원(F1), 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올(aglycon protopanaxatrio)으로 구성된 군으로부터 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 희귀 진세노사이드 제조용 조성물The method of claim 3, wherein the rare ginsenosides are Compound Y, Compound O, Compound Mc 1 , Compound Mc, Compound K, Ugly A composition for preparing rare ginsenosides, characterized in that the compound is selected from the group consisting of aglycon protopanaxadiol, epione (F 1 ), and aglycon protopanaxatrio. 제 1항 유전자 또는 제2항의 베타-글루코시다아제를 다이올계 진세노사이드 Rb2, Rc, Rd, Rg3과 트라이올계 진세노사이드 Rg1, Rf 및 이들 중에서 하나 이상의 혼합된 혼합물 중 어느 하나의 화합물과 반응용매 중에서 반응시켜 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법.The beta-glucosidase of claim 1 , wherein the beta-glucosidase of claim 2 is selected from any one of diol-based ginsenosides Rb 2 , Rc, Rd, Rg 3 and triol-based ginsenosides Rg 1 , Rf and a mixture of one or more thereof. A method of preparing a rare ginsenoside by reacting a compound with a reaction solvent. 제 5항에 있어서, 상기 희귀 진세노사이드는 컴파운드 와이(Compound Y), 컴파운드 오(Compound O), 컴파운드 엠씨원(Compound Mc1), 컴파운드 엠씨(Compound Mc), 컴파운드 케이(Compound K), 어글리콘 프로토파낙사디올(aglycon protopanaxadiol), 에피원(F1), 및 어글리콘 프로토파낙사트라이올(aglycon protopanaxatrio)으로 구성된 군으로부터 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법.The method of claim 5, wherein the rare ginsenoside is Compound Y, Compound O, Compound Mc 1 , Compound Mc, Compound K, Ugly A method for producing rare ginsenosides, characterized in that the compound is selected from the group consisting of aglycon protopanaxadiol, epione (F 1 ), and aglycon protopanaxatrio. 제5항에 있어서, 상기 반응은 pH 3.5 내지 6.0 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the reaction is in the range of pH 3.5 to 6.0. 제5항에 있어서,상기 반응은 온도 60 내지 78℃ 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 희귀 진세노사이드를 제조하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the reaction is carried out at a temperature in the range of 60-78 &lt; 0 &gt; C.
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