KR20190075269A - Alpha neoagarobiose hydrolase derived from cellulophaga omnivescoria w5c strain and application thereof - Google Patents

Alpha neoagarobiose hydrolase derived from cellulophaga omnivescoria w5c strain and application thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an alpha neoagarobiose hydrolase derived from a Cellulophaga omnivescoria W5C strain and an application thereof and, more specifically, to a novel alpha neoagarobiose hydrolase capable of hydrolyzing agarobiose to produce a hydrolysate that can be used as a food, a drug, and a cosmetic material; and an application thereof. According to the present invention, an alpha neoagarobiose hydrolase derived from a Cellulophaga omnivescoria W5C strain may be provided. In addition, the present invention may produce a recombinant E. coli by isolating an alpha neoagarobiose hydrolase gene from the Cellulophaga omnivescoria W5C strain, and thus may produce the alpha neoagarobiose hydrolase in a large batch. The produced alpha neoagarobiose hydrolase may produce D-galactose, which is the substrate of D-galactonate that can be beneficially utilized in the food, drug, and cosmetics industries.

Description

셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소 및 이의 응용{ALPHA NEOAGAROBIOSE HYDROLASE DERIVED FROM CELLULOPHAGA OMNIVESCORIA W5C STRAIN AND APPLICATION THEREOF}[0001] ALPHA NEOAGAROBIOSE HYDROLASE DERIVED FROM CELLULOPHAGA OMNIVESCORIA [0002] W5C STRAIN AND APPLICATION THEREOF [0003]

본 발명은 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소 및 이의 응용에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아가로바이오스를 가수분해하여 식품, 약품 및 화장품 원료로 이용 가능한 가수분해 산물을 생산할 수 있는 신규의 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소와 이의 응용 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an alpha neo-agarose biosynthetic enzyme derived from Omnivus Korea W5C strain and its application, more specifically, to a hydrolyzate of agarose bios, which can be used as a raw material for food, medicine and cosmetics To a novel alpha neoagarotic biosynthetic enzyme capable of producing a degradation product and its application technology.

사탕수수, 보리, 감자 및 옥수수와 같은 농작물은 발효성 당이 풍부한 자원이므로 바이오연료와 플랫폼 케미컬(platform chemicals)을 생산하는데 사용되어 왔다. 작물을 식용으로 사용함에 따라, 바이오연료 생산을 위한 작물 이용은 식량 공급과 경쟁하게 되었다. 따라서, 리그노셀룰로오스 바이오매스와 같은 비식용자원이 대체 공급원으로 사용되어 왔다. 비록 리그노셀룰로오스는 식량 공급과 경쟁하지 않지만, 리그닌이 존재하면 가수분해가 어렵기 때문에 전체 에너지 수요량과 생산 비용이 증가하게 된다. 최근, 재생 가능한 바이오매스 자원에 대한 관심이 해양 대형조류 또는 해조류로 옮겨졌다. 육상의 바이오매스 및 리그노셀룰로오스 바이오매스에 비해, 해조류는 경작을 위한 경지 및 담수가 필요하지 않고, 단위면적당 생산량이 상당히 높으며, 리그닌 함유량이 작거나 없다.Crops such as sugar cane, barley, potatoes and corn have been used to produce biofuels and platform chemicals because they are a rich source of fermentable sugars. As crops are used for food, the use of crops for biofuel production compete with food supplies. Thus, non-edible resources such as lignocellulosic biomass have been used as an alternative source. Although lignocellulose does not compete with food supply, the presence of lignin makes it difficult to hydrolyse, resulting in an increase in total energy demand and production costs. In recent years, interest in renewable biomass resources has been shifted to marine large algae or seaweeds. Compared to land biomass and lignocellulosic biomass, seaweeds do not require land and fresh water for cultivation, produce significantly higher per unit area, and have little or no lignin content.

아가(agar) 및 카라기난(carrageenan)은 대형 홍조류에 존재하는 주요 다당류이다. 특히, 아가는 아가로오스(agarose)와 아가로펙틴(agaropectin)으로 구성되어 있다. 아가로오스는 α-1,3 및 β-1,4-글리코시드 결합이 교대로 있는 D-갈락토오스(D-galactose, D-gal)와 3,6-무수-L-갈락토오스(3,6-anhydro-L-galactose, L-AHG)가 선형의 폴리머로 구성되어 있는 반면, 아가로펙틴은 부분적으로 황산인 β-1,3-결합의 D-gal 잔기로 구성되어 있다. 반면에, 카라기난은 아가의 D-gal과 L-AHG 단위에 대한 황산 구조와 유사한 구조를 갖는다. 이러한 복합 다당류를 사용하기 위해서는, 선형 중합체가 적절한 미생물에 의해 용이하게 이화될 수 있는 단량체성 당을 방출(생산)하도록 우선 아가레이즈로 가수분해되어야 한다.Agar and carrageenan are major polysaccharides present in large red algae. In particular, agar is composed of agarose and agaropectin. Agarose is a mixture of D-galactose (D-gal) and 3,6-anhydro-L-galactose (3,6- anhydro-L-galactose, and L-AHG) are composed of linear polymers, while agaropectin is composed of D-gal residues of β-1,3-bonds which are partially sulfuric acid. On the other hand, carrageenan has a structure similar to the sulfuric acid structure for D-gal and L-AHG units of agar. To use such a complex polysaccharide, the linear polymer must first be hydrolyzed into an agarase to release (produce) a monomeric sugar that can be readily catabolized by a suitable microorganism.

아가레이즈는 아가의 해중합에서 중요한 역할을 하고 절단 형식에 따라 분류된다. 베타 아가레이즈(β-agarase)는 β-1,4-글리코시드 결합을 절단하여 환원 말단에서 네오아가로-올리고당(NAOSs)과 D-gal을 생산(release)한다. 한편, 알파 아가레이즈(α-agarase)는 α-1,3-결합을 절단하여 환원 말단에 L-AHG를 갖는 아가로-올리고당을 생산한다. 아가-분해 유기체(agar-degrading organisms)에서는, 아가로오스의 완전한 가수분해를 위해 아가분해 효소(agarolytic enzymes)의 조합이 필요하다. Agarase plays an important role in the depolarization of the baby and is classified according to the type of cleavage. Β-agarase cleaves β-1,4-glycosidic bonds and releases neoagarooligosaccharides (NAOSs) and D-gal at the reducing end. On the other hand, alpha-agarase produces agarooligosaccharides having L-AHG at the reducing end by cleaving the alpha-1,3-bond. In agar-degrading organisms, a combination of agarolytic enzymes is required for complete hydrolysis of agarose.

아가로오스 분해효소의 조합은 아가로오스의 가수분해를 완성하기 위해 필요하다. 한편 네오아가로바이오스(neoagarobiose, NA2)로부터 발효성 당인 D-갈락토오스의 생산(방출)을 촉진하는 효소로는 (α-아가레이즈로 유명한) 네오아가로바이오스 가수분해효소(neoagarobiose hydrolase)가 주요 효소인 것으로 보여진다(도 1 참조).The combination of agarose degrading enzymes is necessary to complete the hydrolysis of agarose. On the other hand, neoagarobiose hydrolase (known as α-agarase), which catalyzes the production (release) of fermentable sugar D-galactose from neoagarobiose (NA2) (See FIG. 1).

본 발명자는, 최근 신규 해양 세균(Cellulophaga sp. W5C)을 분리하였고, 상기 균주는 유전체 서열 분석을 통해 해양 조류에서 유래한 중합체를 분해하는 유전자 클러스터를 포함하는 것으로 확인되었다. 본 발명에서는, 셀룰로파가 sp. W5C의 유전체로부터 신규의 알파-네오아가로바이오스 가수분해효소(α-neoagarobiose hydrolase, α-NABH) 효소를 동정하였다. 셀룰로파가 속(genus)의 멤버들은 카라기난 분해효소와 다른 가수분해효소를 생산하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 속(genus)에서 유래된 α-NABH는 지금까지 보고된 바가 없다. 상기 α-NABH는 대장균에서 과발현시켰다. 정제된 효소는 G. amansii 바이오매스를 식품, 약학 및 화장품 산업에 적용되는 고가의 화합물인 D-갈락토네이트로 전환하는 프로토타입 프로세스(prototype process)에 적용하였다. 셀룰로파가로부터 획득한 α-NABH는 본 발명자가 최초로 발견한 것으로 대형 홍조류로부터 D-갈락토네이트를 생합성하는 데 적용될 수 있다.The present inventors have recently isolated a new marine bacterium ( Cellulophaga sp. W5C), and it has been confirmed that this strain contains gene clusters that decompose polymers derived from marine algae through genome sequence analysis. In the present invention, A new α-neoagarobiose hydrolase (α-NABH) enzyme was identified from the W5C genome. The members of the cellulophagous genus are known to produce hydrolytic enzymes other than carrageenan degrading enzymes. However, the above-mentioned α-NABH derived from the genus has not been reported so far. The α-NABH was overexpressed in E. coli. The purified enzyme was applied to a prototype process that converts G. amansii biomass to D- galactonate , an expensive compound that is applied in the food, pharmaceutical and cosmetic industries. The α-NABH obtained from cellulophaga was first discovered by the present inventor and can be applied to biosynthesis of D-galactonate from large red algae.

S. Ma, G. Duan, W. Chai, C. Geng, Y. Tan, L. Wang, et al., Purification, cloning, characterization and essential amino acid residues analysis of a new ι-carrageenase from Cellulophaga sp. QY3, PLoS ONE. 8 (2013)S. Ma, G. Duan, W. Chai, C. Geng, Y. Tan, L. Wang, et al., Purification, cloning, characterization and essential amino acid residues analysis of a new ι-carrageenase from Cellulophaga sp. QY3, PLoS ONE. 8 (2013)

본 발명은 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 제공한다. The present invention provides an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from an omnibus Korea W5C cellulopathogen.

또한 상기 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균 및 그 제조방법을 제공한다. Also provided is a recombinant Escherichia coli into which an expression vector containing the gene is introduced and a method for producing the same.

아울러 상기 재조합 대장균으로 생산한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 이용하여 D-갈락토네이트를 생산하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing D-galactonate using the alpha neo-agarose biosynthetic enzyme produced from the recombinant E. coli.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C(Cellulophaga omnivescoria W5C) 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Cellulophaga omnivescoria W5C strain.

상기 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주의 수탁번호는 KCTC 13157BP이다. The accession number of the cellulophagus Omnibus Korea W5C strain is KCTC 13157BP.

상기 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소는 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 유전자로 코딩될 수 있다.The alpha neo-agarose biosynthetic enzyme can be encoded by a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

또한 상기 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소는 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성될 수 있다.The alpha neo-agarose biosynthetic enzyme may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

또한 본 발명은, 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균을 제공한다.The present invention also provides a recombinant Escherichia coli into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C cellulosum is introduced.

상기 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성될 수 있다.The gene may be composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

또한 본 발명은, 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 도입한 발현벡터를 제작하는 단계(단계 a); 및 상기 발현벡터를 대장균에 도입하여 형질전환시키는 단계(단계 b)를 포함하는 재조합 대장균의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an expression vector comprising the steps of: (a) preparing an expression vector into which a gene coding for an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from a strain of cellulo phage Omnibus Korea W5C is introduced; And introducing the expression vector into Escherichia coli and transforming the transformed Escherichia coli (step b).

상기 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성될 수 있다.The gene may be composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서, “벡터(vector)”는 적합한 숙주 내에서 DNA를 발현시킬 수 있는 적합한 조절 서열에 작동가능하게 연결된 DNA 서열을 함유하는 DNA 제조물로, “플라스미드(plasmid)”와 상호 교환적으로 사용된다. 상기 재조합 대장균의 제조는 통상적으로 알려진 유전자조작방법을 통해 벡터에 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 삽입한 후 대장균에 도입하는 방법 등으로 수행될 수 있다.In the present invention, a "vector" is a DNA product containing a DNA sequence operably linked to an appropriate regulatory sequence capable of expressing the DNA in an appropriate host, and is used interchangeably with a "plasmid" do. The production of the recombinant E. coli can be carried out by a method of inserting a gene coding for an alpha neoagarose biosynthesis enzyme into a vector through a known gene manipulation method and then introducing the gene into E. coli.

본 발명에 따른 유전자의 과발현을 위하여 사용되는 벡터는 당업계에 공지된 발현 벡터가 사용될 수 있으며, pET 계열 벡터(Invitrogen)를 사용하는 것이 바람직하다.As a vector used for overexpression of the gene according to the present invention, an expression vector known in the art can be used, and it is preferable to use a pET family vector (Invitrogen).

또한 본 발명은, 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균을 배양하는 단계를 포함하여 구성되는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소의 생산방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a recombinant Escherichia coli comprising the step of culturing a recombinant Escherichia coli into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C strain is introduced, A method for producing agarose biosynthetic enzymes is provided.

상기 재조합 대장균은 20℃ 내지 40℃에서 배양될 수 있다.The recombinant E. coli can be cultured at 20 ° C to 40 ° C.

또한 본 발명은, 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균 또는 그 용해물을, 네오아가로바이오스에 처리하여 D-갈락토오스를 생산하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a recombinant Escherichia coli or a lysate thereof, into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C strain is introduced, is introduced into Neo Agarobiose Galactose to produce D-galactose.

또한 본 발명은, 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균 또는 그 용해물을, 아가로바이오스에 처리하여 D-갈락토오스를 수득한 후, 갈락토오스 탈수소효소(gld)를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 대장균을 이용하여 상기 D-갈락토오스로부터 D-갈락토네이트를 생산하는 방법을 제공한다. The present invention also relates to a method for producing a recombinant Escherichia coli or a lysate thereof in which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C strain is introduced Galactosyltransferase to obtain D-galactose and then producing D-galactonate from the D-galactose by using recombinant E. coli containing a gene encoding galactose dehydrogenase ( gld ).

상기 용해물은 상기 재조합 대장균을 배양한 후, 원심분리 및 초음파 처리한 다음 상청액에서 용해물을 수득하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. The lysate may be prepared by culturing the recombinant E. coli, followed by centrifugation and sonication, followed by obtaining a lysate in the supernatant.

상기 재조합 대장균은 갈락토키나아제(galK) 및 2-옥소-3-디옥시갈락토네이트키나아제(dgoK)를 코딩하는 유전자가 결실될 수 있다. The recombinant E. coli can be deleted from the gene encoding galactokinase ( galK ) and 2-oxo-3- deoxygalactonate kinase ( dgoK ).

상기 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주의 수탁번호는 KCTC 13157BP이다.The accession number of the cellulophagus Omnibus Korea W5C strain is KCTC 13157BP.

본 발명에 따르면 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래하는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 제공할 수 있다. 또한 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소 유전자를 분리하여 재조합 대장균을 제조함으로써 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 대량 생산할 수 있다. 생산된 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소는 식품, 약학 및 화장품 산업에 유용하게 활용할 수 있는 D-갈락토네이트의 기질인 D-갈락토오스를 생산할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide an alpha neoagarobiose hydrolase derived from Omnibus Korea W5C cellulopa. In addition, it is possible to mass-produce alpha neoagarose biosyse hydrolase by preparing recombinant E. coli by isolating the alpha neoagarose biosynthetic enzyme gene from the cellulopathy Omnibus Korea W5C strain. The produced alpha neoagarose biosynthetic enzymes can produce D-galactose, a substrate of D-galactonate, which can be useful in the food, pharmaceutical and cosmetic industries.

도 1은 해양 바이오매스인 G. amansii에서 D-갈락토네이트로 전환하는 프로토타입 프로세스(prototype process)에 관한 모식도이다.
도 2는 (a) 셀룰로파가 sp. W5C에서 L-AHG 대사에 대한 유전자 클러스터; (b) GH96 및 GH117 패밀리의 아가레이즈에 대한 계통수이다.
도 3은 AhgI과 α-NABH/NAOS 가수분해효소의 아미노산 정렬에 관한 것으로, 역삼각형은 신호 펩티드 서열 절단 자리를 의미하고, 사각형은 기질 결합에 관여하는 잔기를 의미하며, 별은 촉매 잔기를 의미한다.
도 4는 (a) 온전한 AhgI과 절단된 AhgI의 SDS-PAGE 분석 결과; (b) AhgI으로 가수분해된 NA2의 TLC 분석 결과이다.
도 5는 AhgI의 생화학적 특성에 관한 것으로, 효소 활성에 대한 (a) pH 효과, (b) 온도 효과 및 (c) 금속 이온 효과에 관한 것이다. AhgI 활성에 대한 pH 효과는 30℃에서 15분 동안 반응을 수행하여 측정하였고, 온도 분석은 pH 7.0에서 수행하였다. 금속 이온 효과는 효소 활성에 대해 최적 조건에서 측정하였다. (a)와 (b)에서 색칠된 마커와 빈 마커는 각각 사전 배양을 하지 않은 상태에서 측정한 상대적인 효소 활성과 사전 배양을 한 상태에서 측정한 상대적인 효소 활성을 의미한다.
도 6의 (a)는 β-아가레이즈와 AhgI로 G. amansii에서 추출된 아가의 가수분해 산물을 나타내는 것이다. (b)는 가수분해된 아가에서 생산되는 D-갈락토네이트 양과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. (a)의 TLC 플레이트에서; 2번째 레인은 아가가 AgaA7으로 가수분해될 때 생성되는 반응 산물인 NA4와 NA6를 나타내고, 3번째 레인은 2번째 레인의 반응 산물이 Aga50D로 가수분해될 때 생성되는 반응 산물인 NA2와 미량의 NA4 및 NA6를 나타내며, 4번째 레인은 3번째 레인의 반응 산물이 AhgI으로 가수분해될 때 생성되는 반응 산물인 L-AHG, D-gal와 미랴의 NA2 및 NA3를 나타낸다.
도 7은 (a) B. subtilis의 Aga50D 발현 및 분비; (b) B. subtilis pBE-Aga50D의 성장 및 올리고당 농도로 표시되는 분비된 Aga50D의 활성; 및 (c) Aga50D 가수분해 산물(NA2)에 대한 TLC 분석결과이다.
도 8은 AgaA7 및 Aga50D의 아가 가수분해에 대한 (A) TLC 분석 및 (B) DNS 분석결과이다.
도 9는 AhgI에 의한 NAOS(AgaA7로 아가로오스를 가수분해하여 수득)가수분해에 대한 TLC 분석 결과에 관한 것이다. 레인 1: D-갈락토오스; 레인 2: D-AHG; 레인 3: NA2; 레인 4: NA2가 AhgI으로 가수분해되었을 때 생성되는 산물인 L-AHG 및 D-gal; 레인 5: 아가가 AgaA7으로 가수분해되었을 때 생성되는 산물인 NA4 및 NA6; 레인 6: NA4/NA6 기질이 AhgI으로 가수분해되었을 때 생성되는 산물인 L-AHG, NA3 및 미량의 NA5.
Figure 1 is a schematic diagram of a prototype process for the conversion of marine biomass, G. amansii to D- galactonate .
Fig. 2 shows the results of (a) cellulo sp. Gene cluster for L-AHG metabolism in W5C; (b) Agar counts for agarase of the GH96 and GH117 families.
Figure 3 relates to the amino acid alignment of AhgI with the alpha-NABH / NAOS hydrolase, where the inverted triangle represents the sequence of the signal peptide sequence cleavage, the quadrangle represents the residue involved in substrate binding, do.
Figure 4 shows (a) SDS-PAGE analysis results of intact AhgI and truncated AhgI; (b) TLC analysis of NA2 hydrolyzed with AhgI.
Figure 5 relates to the biochemical properties of AhgI, (a) pH effect, (b) temperature effect and (c) metal ion effect on enzyme activity. The pH effect on AhgI activity was measured by carrying out the reaction at 30 ° C for 15 minutes and the temperature analysis was carried out at pH 7.0. The metal ion effect was measured under optimal conditions for enzyme activity. (a) and (b) indicate the relative enzymatic activity measured in the absence of pre-incubation and the relative enzyme activity measured in the pre-incubated state, respectively.
Figure 6 (a) shows the hydrolysis products of agar extracted from G. amansii with [beta] -agarase and AhgI. (b) is a graph showing the relationship between the amount of D-galactonate produced in the hydrolyzed agar and the time. (a) in a TLC plate; The second lane represents the reaction products NA4 and NA6 produced when the agar is hydrolyzed to AgaA7 and the third lane represents the reaction product NA2 produced when the reaction product of the second lane is hydrolyzed to Aga50D and NA4 And NA6, and the fourth lane represents L-AHG, D-gal, which are reaction products produced when the reaction products of the third lane are hydrolyzed to AhgI, and NA2 and NA3, respectively.
Figure 7 shows (a) expression and secretion of Aga50D of B. subtilis ; (b) B. subtilis the growth of pBE-Aga50D and the activity of secreted Aga50D expressed in terms of oligosaccharide concentration; And (c) TLC analysis results for the Aga50D hydrolyzate (NA2).
Figure 8 shows (A) TLC analysis and (B) DNS analysis for agar hydrolysis of AgaA7 and Aga50D.
Figure 9 relates to TLC analysis results for NAOS (obtained by hydrolyzing agarose with AgaA7) hydrolysis by AhgI. Lane 1: D-galactose; Lane 2: D-AHG; Lane 3: NA2; Lane 4: L-AHG and D-gal, which are products produced when NA2 is hydrolyzed to AhgI; Lane 5: NA4 and NA6, which are products produced when agar is hydrolyzed to AgaA7; Lane 6: L-AHG, NA3, and trace NA5, products produced when the NA4 / NA6 substrate is hydrolyzed to AhgI.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예에 의해 본 발명이 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following examples. The present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be embodied in other forms. The embodiments described herein are provided to enable those skilled in the art to fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples.

도 1은 해양 바이오매스인 G. amansii에서 D-갈락토네이트로 전환하는 프로토타입 프로세스(prototype process)에 관한 모식도이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 셀룰로파가 sp. W5C로부터 동정한 신규의 알파-네오아가로바이오스 가수분해효소(α-neoagarobiose hydrolase, α-NABH)를 이용하여 네오아가로바이오스로부터 D-갈락토오스를 수득할 수 있다.Figure 1 is a schematic diagram of a prototype process for the conversion of marine biomass, G. amansii to D- galactonate . According to one embodiment of the present invention, cellulophagus sp. D-galactose can be obtained from neoagarobiose using a novel α-neoagarobiose hydrolase (α-NABH) identified from W5C.

<재료 및 방법>&Lt; Materials and methods >

1. AhgI의 클로닝, 발현 및 정제1. Cloning, expression and purification of AhgI

모든 DNA 조작은 표준 프로토콜을 이용하여 수행하였다. ahgI 유전자는 셀룰로파가 sp. W5C(KCTC 13157BP; GenBank Acc. No. MDDP00000000.1)의 유전체 서열에서 동정하였다. ahgI용 타켓 개방형 해독틀(open reading frame)은 표 1의 적절한 프라이머를 사용하여 셀룰로파가 sp. W5C의 DNA를 PCR로 증폭하였다. All DNA manipulations were performed using standard protocols. The ahgI gene is a celluloprotein sp. Was identified in the genomic sequence of W5C (KCTC 13157BP; GenBank Acc. No. MDDP00000000.1). The target open reading frame for ahgI was prepared using the appropriate primers in Table 1, The DNA of W5C was amplified by PCR.

프라이머primer 서열(5’→3’)a Sequence (5 '→ 3') a 기능function W5CNABH-F
W5CNABH-F
CTCGGATCCATTAAAAAAAGCATAGCATT(서열번호 3)CTC ATTAAAAAAAGCATAGCATT GGATCC (SEQ ID NO: 3) 온전한(intact) ahgI 증폭용 정방향 프라이머 Intact ahgI Forward primer for amplification
W5CNABH’-FW5CNABH'-F CTCGGATCCGCCTGTAAAAATAATACCAA(서열번호 4)CTC GCCTGTAAAAATAATACCAA GGATCC (SEQ ID NO: 4) 절단된(truncated) ahgI 증폭용 정방향 프라이머 Truncated ahgI Forward primer for amplification W5CNABH-RW5CNABH-R GTAGAATTCTTTAGATTTTACACCTTTAG(서열번호 5)GTA GAATTC TTTAGATTTTACACCTTTAG (SEQ ID NO: 5) ahgI 증폭용 역방향 프라이머 khaki Reverse primer for amplification

a 밑줄은 제한효소 자리임 a underline is a restriction enzyme site

PCR 산물은 BamHI-EcoRI 자리에서 pET28a 벡터(Invitrogen, South Korea)로 삽입되었다. E. coli DH5α는 플라스미드 유지를 위해 사용하였고 E. coli BW25113(DE3)는 발현숙주로 사용하였다. 아울러, EWG3 균주(E. coli ΔgalK ΔdgoK pET28a-gld)는 D-갈락토네이트 생산용으로 사용하였다(H. Liu, K.R.M. Ramos, K.N.G. Valdehuesa, G.M. Nisola, L.B. Malihan, W.-K. Lee, et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for biosynthesis of D-galactonate, Bioproc Biosyst Eng. 37 (2014) 383391. doi:10.1007/s00449-013-1003-6.)The PCR product was inserted into the pET28a vector (Invitrogen, South Korea) at the BamHI-EcoRI site. E. coli DH5α was used for plasmid maintenance and E. coli BW25113 (DE3) was used as an expression host. In addition, EWG3 strain ( E. coli Δ galK ? DgoK pET28a- gld ) was used for D-galactonate production (H. Liu, KRM Ramos, KNG Valdehuesa, GM Nisola, LB Malihan, W.-K. Lee, et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for biosynthesis of D-galactonate, Bioproc Biosyst Eng. 37 (2014) 383391. doi: 10.1007 / s00449-013-1003-6.)

SDS-PAGE 분석은 E. coli BW25113(DE3) pET28a-ahgI 균주에 클로닝된 AhgI의 발현을 확인하기 위해 수행하였다. AhgI의 발현은 0.5 mM 이소프로필 β-D-1-티오갈락토피라노사이드(IPTG)를 첨가하여 유도하였다. 6×히스티딘-태그된 단백질은 Protino® Ni-TED pre-packed column(Macherey-Nagel, BMS, Korea)을 사용하여 정제하였다. 단백질 농도는 Bradford 방법으로 측정하였고 시료 순도는 SDS-PAGE로 확인하였다. SDS-PAGE analysis was performed to confirm the expression of AhgI cloned into E. coli BW25113 (DE3) pET28a- ahgI strain. Expression of AhgI was induced by the addition of 0.5 mM isopropyl [beta] -D-1-thiogalactopyranoside (IPTG). The 6 × histidine-tagged protein was purified using a Protino® Ni-TED pre-packed column (Macherey-Nagel, BMS, Korea). Protein concentration was measured by Bradford method and sample purity was confirmed by SDS-PAGE.

2. AhgI 서열 분석2. AhgI sequence analysis

AhgI의 뉴클레오타이드 및 아미노산 서열은 Uniprot(http://www.uniprot.org/blast/)의 BLAST 프로그램과 National Center for Biotechnology Information(NCBI; https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)으로 분석하였다. SignalP 4.1은 효소가 아미노-말단 신호 펩티드 서열을 가지는지 확인하기 위해 사용하였다. 다중 서열 정렬(Multiple sequence alignment)은 Clustal Omega program(http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/)으로 수행하였다. The nucleotide and amino acid sequences of AhgI are available from the BLAST program at Uniprot (http://www.uniprot.org/blast/) and the National Center for Biotechnology Information (NCBI; https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast. cgi). SignalP 4.1 was used to determine if the enzyme had an amino-terminal signal peptide sequence. Multiple sequence alignment was performed with the Clustal Omega program (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/).

3. 효소 특성(characterization) 분석3. Analysis of enzyme characterization

효소는 AgaA7 및 Aga50D로 아가로오스를 연속 가수분해하여 생성되는 NA2 3 mM과 단백질 100 ㎍을 혼합하여 분석하였다(하기 보충 실험 방법 참고). 시료는 30℃에서 2시간동안 배양하였고 반응 진행은 박막 크로마토그래피(TLC)로 관찰하였다. 시료는 Silica Gel 60 plate(Merck, USA)상에 점 찍어두고 n-부탄올-에탄올-물(3:2:2 부피비) 용액으로 크로마토그래피를 진행하였다. 반응 산물은 0.2% 레조르시놀(resorcinol) 용액과 에탄올 내 10% H2SO4 용액으로 플레이트를 스프레이하여 시각화한 후 열에 노출시켰다. 상업적으로 사용가능한 L-AHG가 부족하기 때문에, D-AHG(Dextra Laboratories, UK)를 대신 표준물질로 사용하였다. AhgI 활성에 대한 최적 pH는 우선 다음의 완충액을 사용하여 서로 다른 pH값에서 30℃에서 15분간 반응시켜 확인하였다: 50 mM 시트르산(pH 5.0-6.0), 50 mM Tris-Cl(pH 7.0-8.0) 및 50 mM 글리신-NaOH(pH 9.0-10.0). 효소 활성에 대한 온도 효과는 pH 7.0에서 20℃에서 60℃ 온도 범위에서 확인하였다. 유사하게, 반응 혼합물은 15분간 배양하였다. AhgI의 안정성은 1시간동안 다른 pH와 온도에서 효소를 사전 배양하여 측정하였다. 추가로, 효소 활성에 대해 10 및 100 mM 농도의 Ca2 +, K+, Mg2 + 및 Na+ 효과를 실험하였다. 반응은 최적 pH 및 온도에서 수행하였다. 역학 계수 K m V max 는 1-30 mM 범위의 NA2 농도에 AhgI(8.5 ㎍)을 배양하고 라인위버-버크 식으로부터 도출하였다. 반응은 pH 7.0에서 10분간 30℃에서 수행하였다.The enzyme was analyzed by mixing 3 mM of NA2 produced by continuous hydrolysis of agarose with AgaA7 and Aga50D and 100 단백질 of protein (see Supplementary Experimental Methods below). The samples were incubated at 30 ° C for 2 hours and the progress of the reaction was monitored by thin layer chromatography (TLC). Samples were spotted on a Silica Gel 60 plate (Merck, USA) and chromatographed with a solution of n -butanol-ethanol-water (3: 2: 2 by volume). The reaction products were visualized by spraying plates with 0.2% resorcinol solution and 10% H 2 SO 4 solution in ethanol and exposed to heat. Because of the lack of commercially available L-AHG, D-AHG (Dextra Laboratories, UK) was used instead as a standard. The optimal pH for AhgI activity was determined by first reacting at 30 ° C for 15 minutes at different pH values using the following buffers: 50 mM citric acid (pH 5.0-6.0), 50 mM Tris-Cl (pH 7.0-8.0) And 50 mM glycine-NaOH (pH 9.0-10.0). The temperature effect on enzyme activity was confirmed at pH 7.0 to 20 ℃ and 60 ℃. Similarly, the reaction mixture was incubated for 15 minutes. The stability of AhgI was determined by preincubating the enzyme at different pH and temperature for 1 hour. In addition, Ca 2 + , K + , Mg 2 + and Na + effects at 10 and 100 mM concentrations were tested for enzyme activity. The reaction was carried out at the optimum pH and temperature. The kinematic coefficients K m and V max were derived from the line Weiber-Burk equation by culturing AhgI (8.5 μg) at NA2 concentrations ranging from 1-30 mM. The reaction was carried out at 30 DEG C for 10 minutes at pH 7.0.

4. 대형 홍조류로부터 D-갈락토네이트 생산4. Production of D-galactonate from large red algae

1) 아가 추출1) Agar extraction

건조 젤리듐 아만시(Gelidium amansii)는 대한민국 목포 산정동의 Natural Food(http://0808.or.kr)에서 구입하였다. 해조류 원재료는 잔여 염분을 제거하기 위해 탈이온수로 세척하고 건조한 후 분쇄하였다. 아가는 50 mM Tris-Cl 완충액(pH 7.0) 500 mL에 10 g G. amansii를 현탁하고 4시간동안 끓는물 수조에 두어 건조 해조류에서 추출하였다. 고체는 여과하여 제거하였다.The dried Gelidium amansii was purchased from Natural Food (http://0808.or.kr), Mokpo Sanjung-dong, Korea. The seaweed raw material was washed with deionized water, dried and then pulverized to remove residual salt. Agar was suspended in 10 g of G. amansii in 500 mL of 50 mM Tris-Cl buffer (pH 7.0), suspended in a boiling water bath for 4 hours and then extracted from the dried seaweed. The solids were removed by filtration.

2) 아가 가수분해2) Agar hydrolysis

추출된 아가의 초기 당화를 수행하였다. 아가 일부 10 mL를 25 ㎍의 AgaA7으로 3시간동안 40℃에서 가수분해하였다(추가 실험 방법 단락 참고). 짧아진 올리고당은 25 ㎍의 Aga50D를 첨가하고 30℃에서 배양하여 NA2로 변환하였다(추가 실험 방법 단락 참고). 아가에서 단당류로의 해중합을 완성하기 위해, 15 ㎍의 AhgI을 가수분해산물에 첨가하였고 상온에서 12시간동안 배양하였다. 최종 가수분해산물은 D-갈락토네이트 생산에 사용하였다.The initial saccharification of the extracted agar was performed. Some 10 mL of agarose was hydrolyzed with 25 μg of AgaA7 at 40 ° C for 3 hours (see Additional Experimental Methods). The shortened oligosaccharide was converted to NA2 by adding 25 μg of Aga50D and incubated at 30 ° C (see additional experimental procedure). To complete the depolarization from agar to monosaccharide, 15 [mu] g AhgI was added to the hydrolyzate and incubated at room temperature for 12 hours. The final hydrolyzate was used for D-galactonate production.

3) D-갈락토오스의 미생물 전환3) Microbial conversion of D-galactose

EWG3은 LB 배지에서 하룻밤동안 배양하였고 M9 미니멀 솔트(M9 minimal salts)와 적절한 항생제를 보충한 최종 가수분해산물로 옮겼다. 배양은 30℃에서에서 교반하면서 배양하였다. 3시간동안 배양 후, 0.5 mM IPTG는 갈락토오스 탈수소효소의 발현을 유도하기 위해 첨가하였다. 시료는 세포 성장과 대사산물 농도를 관찰하기 위해 시간간격을 설정하고 확인하였다.EWG3 was cultured overnight in LB medium and transferred to final hydrolyzate supplemented with M9 minimal salts and appropriate antibiotics. The culture was incubated with stirring at 30 ° C. After incubation for 3 hours, 0.5 mM IPTG was added to induce the expression of galactose dehydrogenase. The samples were set and checked for time intervals to observe cell growth and metabolite concentrations.

5. 분석 방법5. Analysis Method

가수분해동안 방출된 D-gal 및 L-AHG의 양은 공지된 방법을 약간 변형하여 GC-MSD(HP 6890 GC/ HP5973 Mass selective detector)로 측정하였다. 시료 일부 500 μL는 40℃와 133 mbar에서 Labconco Freeze dryer로 탈수시켰다. 당의 카보닐기는 시료를 피리딘 내 2% 메톡시아민 하이드로클로라이드(methoxyamine hydrochloride) 500 μL에 용해시키고 10 mM 도데칸(dodecane)을 내부 표준으로 하여 메톡시메이션(methoxymation)을 통해 보호하였다. 혼합물은 75℃에서 30분동안 배양하고 45℃에서 30분동안 80 μL N-메틸-N-트리메틸실릴트리플루오로아세트아마이드(N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetamide)로 유도체화하였다(MSTFA; Fluka, St Louis, MO, USA). D-갈락토네이트는 Lien(O.G. Lien, Determination of gluconolactone, galactonolactone, and their free acids by hydroxamate method, Anal Chem. 31 (1959) 13631366. doi:10.1021/ac60152a035)에 공지된 하이드록사메이트 방법(hydroxamate method)으로 측정하였다. 다른 대사산물들은 Liu et al(H. Liu, K.R.M. Ramos, K.N.G. Valdehuesa, G.M. Nisola, L.B. Malihan, W.-K. Lee, et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for biosynthesis of D-galactonate, Bioproc Biosyst Eng. 37 (2014) 383391. doi:10.1007/s00449-013-1003-6)에 공지된 방법인 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 측정하였다.The amount of D-gal and L-AHG released during hydrolysis was measured by GC-MSD (HP 6890 GC / HP5973 mass selective detector) with slight modification of the known method. Some 500 μL samples were dehydrated in Labconco Freeze dryer at 40 ° C and 133 mbar. The carbonyl group of the sugar was obtained by dissolving the sample in 500 μL of 2% methoxyamine hydrochloride in pyridine and protecting it with 10 mM dodecane as an internal standard through methoxymation. The mixture was incubated at 75 ° C for 30 minutes and was derivatized with 80 μL N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetamide at 45 ° C for 30 minutes (MSTFA; Fluka, St Louis, MO, USA). D-galactonates can be prepared by hydroxamate method known to Lien (OG Lien, Determination of gluconolactone, galactonolactone, and their free acids by hydroxamate method, Anal Chem. 31 (1959) 13631366. doi: 10.1021 / ac60152a035) ). Other metabolites have been identified by Liu et al (H. Liu, KRM Ramos, KNG Valdehuesa, GM Nisola, LB Malihan, W.-K. Lee, et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for biosynthesis of D-galactonate, Bioproc Biosyst Eng. 37 (2014) 383391. doi: 10.1007 / s00449-013-1003-6).

6. 보충(supplementary) 실험 내용6. Supplementary Experiment Contents

1) β-아가레이즈를 과발현 및 분비하는 Bacillus subtilis 균주의 컨스트럭션(construction)1) Construction of Bacillus subtilis strain overexpressing and secreting &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

B. subtilis pBE-AgaA7은 AgaA7(K.R.M. Ramos, K.N.G. Valdehuesa, R.B. Cabulong, L.S. Moron, G.M. Nisola, S.-K. Hong, et al., Overexpression and secretion of AgaA7 from Pseudoalteromonas hodoensis sp. nov in Bacillus subtilis for the depolymerization of agarose, Enzyme Microbial Technol. 90 (2016) 1925. doi:10.1016/j.enzmictec.2016.04.009.)을 발현하기 위해 사용하였다. 한편, Aga50D 발현 숙주는 공지된 방법으로 구성(constructed)하였다. 우선 aga50D 유전자는 다음의 프라이머를 사용하여 증폭하였다:Aga50DF(5’→3‘) CGTGAGCTCTTATTCGATTTTGAAAACGA(서열번호 6) 및 Aga50DR(5’→3’) CTTTCTAGATTTGCTGCCTAGCCTTTCGG(서열번호 7). 증폭된 절편은 pBE-S 벡터의 SacI-XbaI 자리로 삽입하였고 B. subtilis를 형질전환하였다. 효소 활성은 Ramos et al에 개시된 프로토콜에 따라 액체 배양하여 측정하였다. B. subtilis pBE-AgaA7 is AgaA7 (KRM Ramos, KNG Valdehuesa, RB Cabulong, LS Moron, GM Nisola, S.-K. Hong, et al., Overexpression and secretion of AgaA7 from Pseudoalteromonas hodoensis sp. nov in Bacillus subtilis for the depolymerization of agarose, Enzyme Microbial Technol. 90 (2016) 1925. doi: 10.1016 / j.enzmictec.2016.04.009.). On the other hand, Aga50D expression hosts were constructed in a known manner. First, the aga50D gene was amplified using the following primers: Aga50DF (5 '→ 3') CGTGAGCTCTTATTCGATTTTGAAAACGA (SEQ ID NO: 6) and Aga50DR (5 '→ 3') CTTTCTAGATTTGCTGCCTAGCCTTTCGG (SEQ ID NO: 7). The amplified fragment was inserted into SacI-XbaI site of pBE-S vector and B. subtilis was transformed. Enzyme activity was measured by liquid culture according to the protocol described in Ramos et al.

2) 세포외 Aga50D 분석2) Extracellular Aga50D analysis

B. subtilis를 통한 Aga50D의 발현 및 분비는 LB 아가와 카나마이신(kanamycin)을 함유하는 배지에서 재조합 균주를 배양하여 입증하였다. 가수분해 구역은 Lugol’s 아이오딘 용액으로 염색하여 시각화하였다. pBE를 담지하는 B. subtilis 세포와 pBE-agaA7을 담지하는 B. subtilis 세포는 각각 음성 대조군과 양성 대조군으로 사용하였다(도 7). 음성 대조군 균주와 비교하여, 아가 플레이트에서 Lugol’s 아이오딘 반응을 통해 B. subtilis에서의 Aga50D 분비를 관찰할 수 있었다. 그러나, 아가 플레이트 상에서 Aga50D의 아가분해 활성은 AgaA7 발현 균주(양성 대조군)만큼 높지 않았다. 이는 엑소분해(exolytic) 활성의 Aga50D가 아가에서 NA2로의 해중합을 기본적으로 느리게 진행하기 때문이다. 반면에 엔도분해(endolytic) 활성의 AgaA7은 한 개의 긴 아가 중합체 사슬에서 짧은 올리고당을 빠르게 생산할 수 있다. Expression and secretion of Aga50D through B. subtilis was demonstrated by culturing recombinant strains in medium containing LB agar and kanamycin. The hydrolysis zone was visualized by staining with Lugol's iodine solution. B. subtilis B. subtilis cells and the cell which bears a pBE- agaA7 carrying an pBE was used as negative control and positive control, respectively (Figure 7). Compared to negative control strains, Aga50D secretion in B. subtilis was observed through Lugol's iodine reaction in agar plates. However, the agarase activity of Aga50D on agar plates was not as high as the AgaA7 expression strain (positive control). This is because Aga50D, an exolytic activity, basically slows depolarization from agar to NA2. On the other hand, AgaA7, an endolytic active, can rapidly produce short oligosaccharides in one long agar polymer chain.

pBE-aga50D를 담지하는 B. subtilis는 카나마이신을 포함하는 LB 액체배지에서 30℃에서 배양하였다. 시료는 세포 성장과 분비된 Aga50D의 활성을 측정하기 위해 액체배지에서 시간간격을 두고 채취하였다. 200 μL 깨끗한 상층액은 50 mM 소듐 포스페이트 완충액(pH 7.0)에 800 μL의 0.25% 아가로오스 용액과 혼합하였다. 시료는 30℃에서 2시간동안 배양하였다. 아가로오스에서 방출된 올리고당 함량(mM)은 디니트로살리실릭산(dinitrosalicylic acid, DNS) 방법으로 측정하였다. 간단하게, 1 mL DNS 시약(1 L 증류수 내 6.5 g 디니트로살리실릭산, 325 mL 2 M NaOH 및 45 mL 글리세롤)을 1 mL 반응 혼합물에 첨가하였다. 용액은 발색을 위해 10분간 끓는물 수조에 두었다. 시료를 얼음 욕조에 두면서 반응을 마쳤다. 540 nm에서의 흡광도를 기록한 반면 아가로오스 가수분해 후 방출된 올리고당의 수는 D-갈락토오스를 레퍼런스로 하여 측정하였다(도 7b). 아가로오스 분해산물은 박막 크로마토그래피로 분석하였다(도 7c). B. subtilis carrying pBE- aga50D was cultured at 30 DEG C in LB liquid medium containing kanamycin. Samples were taken at time intervals in the liquid medium to determine cell growth and activity of secreted Aga50D. 200 μL clean supernatant was mixed with 800 μL of 0.25% agarose solution in 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0). The samples were incubated at 30 ° C for 2 hours. The oligosaccharide content (mM) released from the agarose was measured by dinitrosalicylic acid (DNS) method. Briefly, 1 mL of the DNS reagent (6.5 g dinitrosalicylic acid in 1 L distilled water, 325 mL 2 M NaOH and 45 mL glycerol) was added to the 1 mL reaction mixture. The solution was placed in a boiling water bath for 10 minutes for color development. The reaction was completed by placing the sample in an ice bath. The absorbance at 540 nm was recorded, while the number of oligosaccharides released after agarose hydrolysis was measured using D-galactose as a reference (Fig. 7B). Agarose degradation products were analyzed by thin layer chromatography (Fig. 7C).

3) 효소 준비3) Enzyme preparation

pBE-AgaA7 또는 pBE-Aga50D를 담지하는 B. subtilis는 10 ㎍/mL 카나마이신을 포함하는 LB 액체배지에서 배양하였다. 30℃에서 24시간 배양 후, 세포는 원심분리로 제거하고 세포외 단백질은 고체 암모늄 황산을 80% 포화될때까지 첨가하여 침전시켰다. 침전물은 원심분리로 수득하고 pH 7.0, 50 mM Tris-Cl 완충액으로 투석하였다. B. subtilis carrying pBE-AgaA7 or pBE-Aga50D was cultured in LB liquid medium containing 10 [mu] g / mL kanamycin. After culturing at 30 ° C for 24 hours, the cells were removed by centrifugation and the extracellular proteins were precipitated by addition of solid ammonium sulfate until 80% saturation. The precipitate was obtained by centrifugation and dialyzed with a pH 7.0, 50 mM Tris-Cl buffer.

4) AgaA7 및 Aga50D를 통한 아가 가수분해4) Agar hydrolysis with AgaA7 and Aga50D

아가는 AgaA7과 Aga50D로 연속적으로 가수분해하였다. 아가 용액은 3시간동안 AgaA7으로 처리된 후 48시간까지 Aga50D를 처리하였다. 가수분해 과정은 TLC(도 8A)와 DNS 분석법(도 8B)으로 관찰하였다. Agar was hydrolyzed continuously with AgaA7 and Aga50D. The agar solution was treated with AgaA7 for 3 hours and Aga50D for 48 hours. The hydrolysis was monitored by TLC (FIG. 8A) and DNS analysis (FIG. 8B).

<실험 결과><Experimental Results>

1. AhgI의 동정 및 서열 분석 결과1. Identification and sequence analysis of AhgI

도 2a는 셀룰로파가 sp. W5C에서의 L-AHG 대사에 대한 유전자 클러스터(Gene cluster for L-AHG metabolism in Cellulophaga sp. W5C)를 나타내는 것이다. 도 2b는 GH96 및 GH117 패밀리의 아가레이즈에 대한 계통수(Phylogenetic tree of agarases from the GH96 and GH117 families)를 나타내는 것이다. 잠정적 α-NABH(putative α-NABH)를 코딩하는 ahgI 유전자는 클러스터의 하류(downstream)에서 발견되었고 가설 글리코실 가수분해효소 단백질(hypothetical glycosyl hydrolase protein)로 주석을 달았다(도 2a). 근접성(proximity)과 유전적 맥락(genomic context)의 관점에서, 상기 유전자는 아가로-콜로이드 이화와 연관되어 있을 것으로 보인다. ahgI 유전자는 1227 염기쌍을 가지고 408-아미노산 단백질인 AhgI으로 번역된다. 아미노산 서열 분석 결과 AhgI는 글리코실 가수분해효소 117(GH117) 패밀리에 속하는 것으로 나타났는데, 이는 α-1,3-L-네오아가로-올리고당 가수분해효소 활성 또는 α-1,3-L-네오아가로바이오스 가수분해효소 활성을 보이는 것으로 알려져 있다. 계통학적 분석 결과, AhgI와 가장 가까운 효소는 조벨리아 갈락타니보란스(Zobellia galactanivorans) 유래 AhgA로, 83%의 상동성을 공유하는 것으로 나타났다(도 2b). 또한 멀게는 GH96 패밀리의 멤버인 다른 α-아가레이즈와 연관되어 있는 것으로 나타났다.Figure 2a shows that cellulofac is sp. A gene cluster for L-AHG metabolism in W5C (Gene cluster for L-AHG metabolism in Cellulophaga sp. W5C). Figure 2b shows phylogenetic tree of agarases from the GH96 and GH117 families of the GH96 and GH117 families. The ahgI gene encoding potential α-NABH was found downstream of the cluster and tinned with hypothetical glycosyl hydrolase protein (FIG. 2a). In terms of proximity and genomic context, the gene appears to be associated with agar-colloid hyperactivity. The ahgI gene is translated into a 408-amino acid protein, AhgI, with 1227 base pairs. Amino acid sequence analysis showed that AhgI belongs to the Glycosylase 117 (GH117) family, which is involved in α-1,3-L-neoagarooligosaccharide hydrolase activity or α-1,3-L-neo It is known to exhibit agarose biosynthetic enzyme activity. Phylogenetic analysis results, the enzyme closest to the tank and AhgI Velia galactose Tani's borane (Zobellia galactanivorans) to AhgA origin, was found to share 83% homology (Fig. 2b). It also appears to be associated with other α-agarases, members of the GH96 family.

α-NABH/NAOS 가수분해효소로 알려진 AhgI의 단백질 서열 정렬은 GH117 패밀리의 멤버인 효소와 일부 보존 영역이 일치하는 것으로 나타났다(도 3). AhgI는 N-말단 헬릭스-턴-헬릭스 도메인에서 SxAxxR 모티프를 갖는다. 상기 서열은 GH117의 다합체성 단백질을 형성하는 기본 요건으로 알려져 왔다. 상기 영역에서 형성된 헬릭스-턴-헬릭스(HTH) 이차 구조는 두 개의 단백질 분자의 이합체화(dimerization) 상호작용에 관여한다. 따라서, AhgI은 Z. galactanivorans 유래 AhgA와 유사한 이량성 4차 구조 단백질을 갖는 것으로 보여진다. AhgI의 펩티드 서열에서 가장 잘 보존된 영역은 기질 결합과 연관이 있다. AhgI에서 보존된 잔기인 Trp-127, Thr-172, Gln-187, His-251 및 His-309은 네오아가로-올리고당 기질의 조합과 연관이 있는 것으로 보여진다. 반면에, 산성 잔기 Asp-97, Asp-252 및 Glu-310은 촉매 자리(site)인 것으로 보여진다(도 3).The protein sequence alignment of AhgI, known as the α-NABH / NAOS hydrolase, was consistent with some conserved regions of the enzyme, a member of the GH117 family (FIG. 3). AhgI has the SxAxxR motif in the N-terminal helix-turn-helix domain. This sequence has been known as a basic requirement for the formation of GH117 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; The helical-turn-helix (HTH) secondary structure formed in this region is involved in the dimerization interaction of two protein molecules. Thus, AhgI appears to have a dimeric quaternary structural protein similar to AhgA from Z. galactanivorans . The most conserved region in the peptide sequence of AhgI is associated with substrate binding. Trp-127, Thr-172, Gln-187, His-251 and His-309, conserved residues in AhgI, appear to be associated with the combination of neoagaro- oligosaccharide substrates. On the other hand, the acidic residues Asp-97, Asp-252 and Glu-310 appear to be the catalyst sites (Fig. 3).

AhgI와 α-NABH/NAOS 가수분해효소로 알려진 다른 효소들 사이에서 유전적 및 펩티드 콘텐츠의 비교를 통하여 셀룰로파가 sp. W5C의 광범위한 이화 경로에서의 AhgI의 역할을 알 수 있다. AhgI 부근에 존재하는 잠정적인 L-AHG 대사 유전자는 AhgI의 가수분해활성에 대한 단서가 될 수 있다. 아울러, AhgI의 아미노산 서열에서 기질 결합 및 촉매 잔기의 보존(spatial conservation)은 글리코사이드 가수분해효소(glycoside hydrolase)의 활성을 나타낸다. AhgI은 실제로 GH117 패밀리의 멤버이고 올리고당의 비환원성 말단에서 L-AHG의 절단에 대해 촉매작용을 할 수 있다.Through comparison of genetic and peptide content between AhgI and other enzymes known as α-NABH / NAOS hydrolases, cellulophagus sp. We can see the role of AhgI in the W5C's broader easing path. The potential L-AHG metabolic gene present in the vicinity of AhgI may be a clue to the hydrolytic activity of AhgI. In addition, in the amino acid sequence of AhgI, substrate binding and spatial conservation of the catalytic residues indicate the activity of the glycoside hydrolase. AhgI is indeed a member of the GH117 family and can catalyze the cleavage of L-AHG at the non-reducing end of the oligosaccharide.

셀룰로파가 sp. W5C에 있는 AhgI의 위치를 확인하기 위해, SignalP로 아미노산 서열을 분석하였다. 분석 결과 아미노 말단 신호 펩티드 서열이 존재하는 것으로 나타났는데, 이는 18번째와 19번째 잔기 사이에서 절단 가능한 것으로 판단된다(도 3). 이는 AhgI이 셀룰로파가 sp. W5C에서 분비될 수 있다는 것을 나타내는 최초의 징후(initial indication)일 수 있다. 또한 AhgI의 펩티드 서열은 세포외 α-NABH/NAOS 가수분해효소에 내재되어 있는 완전한 HTH N-말단 도메인을 갖는다. 이에 비해, SdNABH, AgaNash 및 AgaWH117은 N-말단에 HTH의 α1 헬릭스가 존재하지 않는다(도 3). Cellulopa sp. To determine the location of AhgI in W5C, the amino acid sequence was analyzed with SignalP. Analysis showed that amino-terminal signal peptide sequences were present, which could be cleaved between the 18th and 19th residues (Figure 3). This is due to the fact that AhgI &lt; RTI ID = 0.0 &gt;Lt; RTI ID = 0.0 &gt; W5C. &Lt; / RTI &gt; The peptide sequence of AhgI also has a complete HTH N-terminal domain that is internal to the extracellular a-NABH / NAOS hydrolase. In contrast, Sd NABH, AgaNash, and AgaWH117 do not have the? 1 helix of HTH at the N-terminus (FIG. 3).

2. AhgI 발현 및 크루드 어세이(crude assay)2. AhgI expression and crude assay

온전한(full-length) ahgI과 잘려진(N-말단 신호 펩티드 서열이 없는) ahgI 개방형 해독틀을 W5C 유전체 DNA(genomic DNA)로부터 클로닝하였고 T7 프로모터 하에서 E. coli BW25113(DE3)에서 발현시켰다. 전체 세포 분획에 대한 SDS-PAGE 분석 결과, 세포가 잘려진 AhgI 단백질이 발현되는 것으로 확인되었다(도 4a). 신호 펩티드 서열이 배제는 AhgI의 적절한 세포질이 과발현되게 하였다. 신호 펩티드를 코딩하는 뉴클레오티드 구역의 DNA/RNA 이차 구조 및 RNA 안정성과 같은 요인들이 AhgI의 발현을 중단시키는 원인인 것으로 보여진다. 신호 펩티드의 배제는 성숙 단백질의 발현에 유리하였다. 또한 상기와 동일하게 E. coli에서의 W5C 유래 β-아가레이즈의 과발현이 관찰되었다. 다음으로 조세포내 추출물(crude intracellular extracts)을 준비하고 NA2에 대한 활성을 분석하였다. 30℃에서 15분간 배양하면서, L-AHG 및 D-gal이 NA2에서 생산된 것을 TLC 플레이트 내에 해당하는 점들이 나타나는 것으로 확인하였다(도 4b). 반응이 진행됨에 따라 NA2에 해당하는 점의 강도가 감소하는 것으로 관찰되었다. GH117 효소 또한 NA4 및 NA6에 대해 활성을 가지기 때문에, AhgI 또한 긴 사슬의 NAOS에 대해 활성을 보이는지 실험하였다(도 9 참조). 활성 분석을 통해, AhgI가 주요 산물로 L-AHG를 방출하는 짧은 사슬 및 중간 길이 사슬의 NAOS(NA2, NA4 및 NA6) 가수분해를 촉매하는 α-NABH라는 초기 가정을 뒷받침하는 것으로 확인되었다.The full-length ahgI and truncated ahgI open reading frames (without N-terminal signal peptide sequence) were cloned from W5C genomic DNA and expressed in E. coli BW25113 (DE3) under the T7 promoter. SDS-PAGE analysis of the whole cell fraction revealed that the AhgI protein, in which the cells were cut, was expressed (Fig. 4A). Exclusion of the signal peptide sequence resulted in overexpression of the appropriate cytoplasm of AhgI. Factors such as DNA / RNA secondary structure and RNA stability in the nucleotide region coding for the signal peptide appear to be responsible for stopping AhgI expression. The exclusion of signal peptides was beneficial for the expression of mature proteins. In addition, overexpression of W5C-derived [beta] -agarase in E. coli was observed as described above. Next crude intracellular extracts were prepared and assayed for NA2 activity. It was confirmed that L-AHG and D-gal were produced in NA2, while corresponding points were observed in the TLC plate while culturing at 30 ° C for 15 minutes (FIG. 4B). As the reaction progressed, it was observed that the intensity of the point corresponding to NA2 decreased. Since the GH117 enzyme also has activity against NA4 and NA6, it was tested whether AhgI also shows activity against long-chain NAOS (see Fig. 9). Activity analysis has confirmed that the initial assumption is that α-NABH catalyzes the hydrolysis of short-chain and medium-length NAOS (NA2, NA4 and NA6), in which AhgI releases L-AHG as the major product.

3. 3. AhgI의Ahg's 생화학적 특성(characterization) 분석 결과 Analysis of biochemical characterization

첫 번째로 AhgI 활성에 대한 pH의 효과를 다양한 버퍼 시스템을 사용하여 분석하였다. 30℃에서 15분간 pH=5.0-10.0에서 가수분해 반응을 수행하는 방법으로 분석하였다. 효소는 pH=7.0에서 최적 활성을 보였다(도 5a). 효소 활성에 대한 온도의 효과는 pH=7.0에서 다른 온도 조건으로 가수분해를 수행하여 측정하였다. 최대 활성은 20℃ 및 30℃에서 관찰하였고 40℃로 온도가 증가할 때 활성이 급격히 감소하는 것으로 확인되었다(도 5b). 또한 다른 pH 및 온도 조건에서 사전 배양 후 AhgI의 residual activities를 관찰하였다. 효소는 pH=7.0-9.0에서 안정하였고, 본래 활성의 84-97%를 보유하는 것으로 확인되었다. 또한 약산성(pH=5.0-6.0)이거나 약염기성(pH=10.0)인 조건에서, 본래 활성의 절반 이상을 잃는 것으로 확인되었다. 사전 배양했을 때, AhgI은 20℃에서만 안정하였고 활성이 급격히 감소하는 것으로 관찰되었다. 또한, 2가 이온이 AhgI의 활성을 향상시키는 것을 확인하였다(도 5c). Ca2+은 10 mM에서 AhgI 활성을 2배 이상 향상시켰으며, 100 mM에서는 2.5배 정도 활성이 증가하는 것으로 확인되었다. Na+, K+ 및 Mg2 +과 같은 다른 금속 이온들은 효소 활성에 대해 명백한 효과를 보이지 않았다(도 5c). 동역학 파라미터(kinetic parameters) 측정을 위해, AhgI를 pH 7.0 및 30℃에서 서로 다른 농도의 NA2로 10분간 배양하였다. AhgI의 K m V max 는 각각 1.03 mM 및 10.22 U mg-1로 나타났다.First, the effect of pH on AhgI activity was analyzed using various buffer systems. And the hydrolysis reaction was carried out at pH = 5.0-10.0 at 30 DEG C for 15 minutes. The enzyme showed optimal activity at pH = 7.0 (Fig. 5A). The effect of temperature on enzyme activity was measured by performing hydrolysis at pH = 7.0 at different temperature conditions. The maximum activity was observed at 20 占 폚 and 30 占 폚, and activity was rapidly decreased when the temperature was increased to 40 占 폚 (FIG. 5b). We also observed residual activities of AhgI after pre - culture at different pH and temperature conditions. The enzyme was stable at pH = 7.0-9.0 and was found to possess 84-97% of the original activity. It was also found to lose more than half of its original activity under conditions of weak acidity (pH = 5.0-6.0) or weakly basic (pH = 10.0). When preincubated, AhgI was stable only at 20 ° C and activity was observed to decrease rapidly. Further, it was confirmed that the divalent ion improves the activity of AhgI (Fig. 5C). Ca 2+ increased AhgI activity more than 2 times at 10 mM and increased 2.5 times at 100 mM. Other metal ions, such as Na + , K + and Mg 2 + , showed no apparent effect on enzyme activity (Figure 5c). For kinetic parameters measurements, AhgI was incubated with different concentrations of NA2 at pH 7.0 and 30 ° C for 10 minutes. K m and V max of AhgI were 1.03 mM and 10.22 U mg -1 , respectively.

AhgI와 다른 α-NABH/NAOS 가수분해효소의 생화학적 특성을 비교하여 표 2에 나타내었다(표 2).The biochemical characteristics of AhgI and other α-NABH / NAOS hydrolases are shown in Table 2 (Table 2).

α-NABH/NAOS 가수분해효소
(유기물 재료)
α-NABH / NAOS hydrolase
(Organic material)
크기
(kDa)b
size
(kDa) b
최적
pH
optimal
pH
최적
온도
(℃)
optimal
Temperature
(° C)
Km
(mM)
K m
(mM)
Vmax
(U/mg)
V max
(U / mg)
보조
인자
assistant
factor
기질temperament 참고
문헌
Reference
literature
PaNABH
(Pseudomonas atlantica)
Pa NABH
( Pseudomonas atlantica )
1010 7.37.3 n.a.n.a. n.a.n.a. n.a.n.a. Na+ Na + NA2NA2 D.F. Day et al., Can J Microbiol. 21(1975)15121518. D.F. Day et al., Can J Microbiol. 21 (1975) 15121518.
CfNABH
(Cytophaga flevensis)
Cf NABH
( Cytophaga flevensis )
n.a.n.a. 6.86.8 2525 n.a.n.a. n.a.n.a. n.a.n.a. NA2NA2 H.J. van der Meulen et al., Ant Van Leeu. 42(1976)8194. H.J. van der Meulen et al., Ant Van Leeu. 42 (1976) 8194.
VsNAOSH
(Vibrio sp. JT0107)
Vs NAOSH
( Vibrio sp. JT0107)
42
(84)
42
(84)
7.77.7 3030 5.375.37 92.0092.00 n.a.n.a. NA2/4/6NA2 / 4/6 Y. Sugano et al., , J Bacteriol. 176(1994)68126818. Y. Sugano et al., J Bacteriol. 176 (1994) 68126818.
BsNAOSH
(Bacillus sp. MK03)
Bs NAOSH
( Bacillus sp. MK03)
42
(320)
42
(320)
6.16.1 3030 n.a.n.a. n.a.n.a. Mg2 + Mg 2 + NA2/4/6NA2 / 4/6 H. Suzuki et al., J Biosci Bioeng. 93(2002)456463.H. Suzuki et al., J Biosci Bioeng. 93 (2002) 456463.
AhgA
(Zobellia
galactanivorans)
Ahgah
( Zobellia
galactanivorans )
4242 n.a.n.a. 2020 n.a.n.a. n.a.n.a. n.a.n.a. NA4/6NA4 / 6 E. Rebuffet et al., Environ Microbiol. 13(2011)12531270.E. Rebuffet et al., Environ Microbiol. 13 (2011) 12531270.
SdNABH
(Saccharophagus degradans 2-40)
Sd NABH
( Saccharophagus degradans 2-40)
4242 6.56.5 4242 3.503.50 n.a.n.a. -- NA2/4/6NA2 / 4/6 S.C. Ha et al., Biochem Biophys Res Comm. 412(2011)238244. S.C. Ha et al., Biochem Biophys Res Comm. 412 (2011) 238244.
AgaWH117
(Agarivorans gilvus WH0801)
AgaWH117
( Agarivorans gilvus WH0801)
4141 6.06.0 3030 6.456.45 6.986.98 n.a.n.a. NA2/4NA2 / 4 N. Liu et al., Biotechnol Appl Biochem. 63(2016)230237.N. Liu et al., Biotechnol Appl. Biochem. 63 (2016) 230237.
AhgI
(Cellulophaga sp. W5C)
AhgI
( Cellulophaga sp. W5C)
4848 7.07.0 2020 1.031.03 10.2210.22 Ca2 + Ca 2 + NA2/4/6NA2 / 4/6 본 발명Invention

a n.a.-데이터 없음 a na - no data

b괄호 안은 단백질의 다합체형(multimeric forms)을 의미함 b The parentheses indicate the multimeric forms of the protein.

상기 효소들은 pH=7.0에 가까운 중성 및 주위 온도(ambient temperature)에서 최대 활성을 보였으나, SdNABH는 약간 승강한 온도(42℃)를 더 선호하였다. 보조인자(co-factor)에 대해, α-NABH/NAOS 가수분해효소는 일반적으로 금속 이온을 필요로 하지 않는다. BpGH117에 대한 결정학상 데이터(Crystallographic data of BpGH117)는 단백질이 Mg2 +와 결합하는 보여주었지만 이는 in vitro에서 증명되지 않았다. 반면, Zn2 +은 다른 효소들에 대해 다양한 효과를 나타내었다. AhgA 활성은 Zn2 +이 존재할 때 향상된 반면 CfNABH 효소는 활성이 감소되었다. 반면에, Zn2 +SdNABH에 대해서는 영향을 미치지 않는다. 결론적으로 AhgI은 Ca2 +을 양이온 보조인자로 선호한다는 면에서 차별화된 특징이 있다. The enzymes showed maximum activity at neutral and ambient temperatures close to pH = 7.0, while Sd NABH preferred a slightly elevated temperature (42 ° C). For the co-factor, the α-NABH / NAOS hydrolase generally does not require metal ions. Crystallographic data for Bp GH117 (BpGH117) showed that the protein binds to Mg 2 + , but this was not demonstrated in vitro . On the other hand, Zn 2 + showed various effects on other enzymes. AhgA activity was improved when Zn 2 + was present, whereas Cf NABH enzyme was decreased in activity. On the other hand, Zn 2 + has no effect on Sd NABH. In conclusion AhgI has a distinctive feature in that it prefer Ca 2 + cations as auxiliary factor.

4. 4. Gelidium amansiiGelidium amansii 로부터 D-갈락토네이트 생산From D-galactonate production

G. amansii에서 D-갈락토네이트를 생산하기 위한 파이프라인을 설치하였다. 아가는 공지된 열수추출 방법을 통해 G. amansii로부터 수득하였다. 수득한 졸-겔 재료는 1.02%(w/v)의 아가를 함유하였다. 추출물은 pH 7.0, 40℃에서 3시간 동안 AgaA7 0.1625 U/mg로 가수분해하였다. TLC 분석에서 NA4 및 NA6에 해당하는 두 개의 주요 점(major spots)이 확인되었다. 이는 엔도분해형(endolytic type) 아가레이즈인 AgaA7가 주요 가수분해 산물인 NA4 및 NA6를 생산한다고 개시하고 있는 종래 연구를 기반으로 한다. 이후 NA4/NA6로부터 NA2를 형성하기 위해, Aga50D(1.725×10-3 U/mg)를 용액에 첨가하고 30℃에서 배양하였다. 반응은 주요 올리고당인 NA2가 나타날 때까지 48시간 동안 모니터링하였다. 최종적으로, NA2로부터 발효성 D-gal를 생성하기 위해, 반응 혼합물에 AhgI 0.0153 U/mg을 첨가하였다(도 6a). 최종 가수분해산물은 D-gal 3.74±0.13 mM을 함유하였고 D-갈락토네이트로 전환시키는데 사용하였다. 또한 가수분해산물은 L-AHG와, 미량(trace amounts)의 NA2 및 NA3을 함유하였다(도 6a). 상기 화합물들은 비환원성 화합물이다.A pipeline for the production of D- galactonate was established in G. amansii . The agar was obtained from G. amansii through a known hot water extraction method. The sol-gel material obtained contained 1.02% (w / v) of agar. The extract was hydrolyzed to 0.1625 U / mg AgaA7 at pH 7.0, 40 ° C for 3 hours. Two major spots corresponding to NA4 and NA6 were identified by TLC analysis. This is based on a prior study which discloses that AgaA7, an endolytic type agarase, produces the major hydrolysis products NA4 and NA6. Then, to form NA2 from NA4 / NA6, Aga50D (1.725 占10-3 U / mg) was added to the solution and cultured at 30 占 폚. The reaction was monitored for 48 hours until the main oligosaccharide NA2 appeared. Finally, 0.0153 U / mg of AhgI was added to the reaction mixture to produce fermentable D-gal from NA2 (Fig. 6A). The final hydrolyzate contained 3.74 ± 0.13 mM of D-gal and was used to convert to D-galactonate. The hydrolyzate also contained L-AHG and trace amounts of NA2 and NA3 (Fig. 6A). These compounds are non-reducing compounds.

D-gal을 D-갈락토네이트로 전환시키기 위해, 종래 연구에서 제안한 EWG3 균주(대한민국 공개특허 제10-2015-0006581호 참조)를 사용하였다. 상기 균주는 D-gal 및 D-갈락토네이트의 소비를 저해하는 galKdgoK 결실 돌연변이이다. 또한 상기 균주는 단일 단계로 D-gal을 D-갈락토네이트로 전환하는 갈락토오스 탈수소효소를 코딩하는 gld 유전자를 담지한다. EWG3의 초기 배양물(starter culture)을 다른 필수 배지 성분과 함께 최종 가수분해산물에 첨가하였다. 72시간동안 배양한 후, 배지에서 D-갈락토네이트 2.30±0.15 mM을 확인하였다(도 6b). 특히, 상기 균주는 어떠한 성장 저해도 보이지 않았는데, 이는 배양액에서 효소 처리된 가수분해산물이 공지된 어떠한 저해 화합물도 포함하고 있지 않기 때문이다. 아세트산과 같은 다른 발효 산물은 관찰되지 않았다.To convert D-gal to D-galactonate, the strain EWG3 proposed in the prior art (see Korean Patent Publication No. 10-2015-0006581) was used. The strain is a galK and dgoK deletion mutant that inhibits the consumption of D-gal and D- galactonate . The strain also carries a gld gene encoding a galactose dehydrogenase that converts D-gal to D-galactonate in a single step. An initial starter culture of EWG3 was added to the final hydrolyzate along with other essential medium components. After 72 hours of culture, D-galactonate 2.30 ± 0.15 mM was identified in the medium (FIG. 6b). In particular, the strain showed no growth inhibition because hydrolysis products treated with enzymes in the culture medium did not contain any known inhibitory compounds. No other fermentation products such as acetic acid were observed.

G. amansii로부터 D-갈락토네이트를 생산하기 위한 프로토타입 프로세스(prototype process)는 하기 방법으로 진행하였다. 프로세스는 세 단계로 나눠진다(도 1);(1) G. amansii로부터 아가 생산, (2) 아가를 효소적 가수분해하여 D-gal을 생산, (3) D-gal을 D-갈락토네이트로 전환(microbial conversion). G. amansii로부터 아가를 열수 추출하는 방법은 실험의 간편함과 독성 물질을 생산하지 않기 때문에 선택하였다. 산/염기 또는 마이크로파 보조 추출을 포함하는 다른 추출 기술은 추출 과정의 속도를 증가시키거나 아가의 물리화학적 특성을 향상시키기 위한 것으로 보여진다. 본 발명에서, 열수 추출 방법은 G. amansii g당 0.51 g까지 아가를 추출하는데, 이는 해조류 아가 함량의 90-97%에 해당하는 양이다. The prototype process for producing D- galactonate from G. amansii proceeded as follows. The process is divided into three stages: (1) production of agar from G. amansii , (2) enzymatic hydrolysis of agar to produce D-gal, (3) D-gal to D- galactonate Microbial conversion. The method of hydrothermal extraction of the agar from G. amansii was chosen because it is easy to experiment and does not produce toxic substances. Other extraction techniques, including acid / base or microwave assisted extraction, are shown to increase the speed of the extraction process or to improve the physico-chemical properties of the agar. In the present invention, the hot water extraction method extracts agar up to 0.51 g per gram of G. amansii , which is an amount corresponding to 90-97% of the seaweed agar content.

한편, 아가로부터의 D-gal을 얻기 위해서는 세 가지 가수분해 효소를 필요로 한다. 우선 AgaA7은 아가의 초기 해중합에 사용되어 NA4 및 NA6 분자를 생산한다. 여기서 AgaA7를 선택한 이유는, 이러한 엔도 β-아가레이즈(endolytic β-agarase)는 1% 아가 용액의 졸-겔 전이 온도보다 5℃ 더 높은 40℃에서 효소의 최적 활성을 보이기 때문이다. 이는 바이오리파이너리(biorefinery)용으로 아가를 이용할 때 중요하게 고려해야 할 요소이다. 왜냐하면 아가는 낮은 온도에서 고체화되어 폴리머 체인이 효소성 어택에 덜 민감하게 하기 때문이다. AgaA7을 적용함에 따라, 아가 용액은 액체 상태를 유지하였고 연속적인 기질-효소 상호작용을 촉진하였다. 두 번째 효소인 엑소효소 β-아가레이즈 Aga50D는 NA4와 NA6을 NA2로 가수분해하기 위해 선택하였다. 짧은 사슬 올리고당 용액은 고체화되지 않기 때문에, 낮은 가수분해 온도에서 Aga50D로 반응을 수행함에 있어서 문제가 발생하지 않는다. 반응 혼합물은 주요 다당류인 NA2를 포함한다. 세 번째 효소인 AhgI는 상기 재료 및 방법 섹션에서 설명한 바와 같이 동정하고 분석하였다. AhgI은 NA2의 가수분해를 촉매하여 L-AHG와 D-gal를 생성한다. 여기서 D-gal은 D-갈락토네이트 생산을 위한 기질로 사용된다. 또한 AhgI는 NA4 및 NA6에 대해 활성을 나타내어 L-AHG 및 홀수의 짧은 사슬의 NAOS를 생성시킬 수 있다(도 9). 상기 세 가지 모든 효소에 대한 아가의 동시 가수분해는 낮은 D-gal 수율로 이어질 수 있다. 연속적인 방법으로 가수분해를 수행하는 것은 아가의 해중합과정동안 홀수의 NAOS(odd-numbered NAOS)를 형성하는 것을 저해시킬 수 있다.On the other hand, three hydrolases are required to obtain D-gal from agar. First, AgaA7 is used in the early depolarization of agar to produce NA4 and NA6 molecules. The reason for choosing AgaA7 here is that endolytic β-agarase shows optimal activity of the enzyme at 40 ° C., which is 5 ° C. higher than the sol-gel transition temperature of 1% agar solution. This is an important consideration when using agar for biorefinery. Because agar solidifies at low temperatures, making the polymer chain less susceptible to enzymatic attack. By applying AgaA7, the agar solution remained liquid and promoted continuous substrate-enzyme interactions. The second enzyme, exo-enzyme β-agarase Aga50D, was selected to hydrolyze NA4 and NA6 to NA2. Since the short chain oligosaccharide solution is not solidified, there is no problem in carrying out the reaction with Aga50D at low hydrolysis temperature. The reaction mixture contains NA2, the major polysaccharide. The third enzyme, AhgI, was identified and analyzed as described in the Materials and Methods section above. AhgI catalyzes the hydrolysis of NA2 to produce L-AHG and D-gal. Where D-gal is used as a substrate for D-galactonate production. In addition, AhgI is active against NA4 and NA6 to produce L-AHG and odd short chain NAOS (Figure 9). Simultaneous hydrolysis of agar to all three enzymes can lead to low D-gal yield. Performing the hydrolysis in a continuous manner can inhibit the formation of odd-numbered NAOS during the depolymerization process of the agar.

세 번째 단계에서, 첫 번째와 두 번째 단계에서 생성된 D-gal을 EWG3 균주를 이용하여 D-갈락토네이트로 산화시켰다. EWG3의 배양물에서 성공적으로 D-갈락토네이트를 축적하면 G. amansii로부터의 D-갈락토네이트 생산과정이 완료된다. 본 프로세스의 흐름은 L-AHG에 대한 미생물 이화작용을 가능하게 함으로써 향상될 수 있고, 이는 바이오리파이너리에서 경제적으로 이용 가능한 공급 원료로서 대형 홍조류의 사용이 유용하다는 것을 입증할 것이다. In the third step, the D-gal produced in the first and second steps was oxidized to D-galactonate using the EWG3 strain. Accumulation of D-galactonate successfully in the culture of EWG3 results in the completion of D-galactonate production from G. amansii . The flow of this process can be improved by enabling microbial catabolism to L-AHG, which will prove useful for the use of large red algae as economically available feedstocks in bio-refineries.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

한국생명공학연구원Korea Biotechnology Research Institute KCTC13157BPKCTC13157BP 2016112320161123

<110> MYONGJI UNIVERSITY INDUSTRY AND ACADEMIA COOPERATION FOUNDATION <120> ALPHA NEOAGAROBIOSE HYDROLASE DERIVED FROM CELLULOPHAGA OMNIVESCORIA W5C STRAIN AND APPLICATION THEREOF <130> P17-0204 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1227 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AhgI DNA sequences <400> 1 atgattaaaa aaagcatagc attttgtgca atagcttgtt tattgctaat ggctgcctgt 60 aaaaataata ccaaagctac aaatactgcc atagagcaag aaaccaaact agaaattacc 120 ccaaaacaaa ttgatgagtt aggtataaca aacccagact ctttaagtgc tgcaacaaaa 180 agagctttgc aatggccaaa agatttagga aatgaatggt ttatacagtt ctctaacctt 240 aaacctttaa aaggtgattt agcttatgaa gaaggtgttg tacgtagaga ccctagtgca 300 gtaattaaag aaaatggtaa atactacgtt tggtacagca aaagcacagg accttcacaa 360 ggttttggtg gtgatgtaga aaatgaaaaa gtttttcctt gggatagatg tgatatttgg 420 tacgctacat ctgaagacgg tgaaacttgg aaagaagaag gtattgccgt tgcaagaggt 480 gaaaaaggcg cttatgatga cagatctgtt tttacagtag aaataatgaa atatcagaac 540 aaatattact tatgctacca aaccgtaaaa tctccttaca cagtacgcgt taaaaatcag 600 gttggtttag cctggtcaga ttcgccaaac ggaccttgga caaaaagtga agagcctata 660 cttagtcctg cagataatgg tatttggaaa ggagaagaac aagaccgttt tgctgtagag 720 aaaaaaggag attttgatag tcacaaagta catgatcctt gtattttgcc ttacaagggc 780 aaattttact tgtactataa aggcgagcaa atgggcgaaa aaattacatt tggtggtaga 840 caaatacgcc atggtgttgc tattgcagac aatcctttag ggccttacgt aaaatcacct 900 tacaacccaa taagtaatag tggtcatgaa atttgtgttt ggccatacaa tggtggtatt 960 gcgtcattaa ttactacaga tggtccagaa aaaaatacta tccaatgggc tccagatggt 1020 attaattttg aaattaaatc tgttattcct ggtgtaccag ctcatgcaat aggcttaaac 1080 agatctgcag atacagaaaa agaaccaaca gaaatattac gctggggact tacacatata 1140 tacaatagta gcgactacca aagtattatg agttttacat ctgccagaaa aactacacac 1200 agagctaaag gtgtaaaatc taaataa 1227 <210> 2 <211> 408 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> AhgI amino acid sequences <400> 2 Met Ile Lys Lys Ser Ile Ala Phe Cys Ala Ile Ala Cys Leu Leu Leu 1 5 10 15 Met Ala Ala Cys Lys Asn Asn Thr Lys Ala Thr Asn Thr Ala Ile Glu 20 25 30 Gln Glu Thr Lys Leu Glu Ile Thr Pro Lys Gln Ile Asp Glu Leu Gly 35 40 45 Ile Thr Asn Pro Asp Ser Leu Ser Ala Ala Thr Lys Arg Ala Leu Gln 50 55 60 Trp Pro Lys Asp Leu Gly Asn Glu Trp Phe Ile Gln Phe Ser Asn Leu 65 70 75 80 Lys Pro Leu Lys Gly Asp Leu Ala Tyr Glu Glu Gly Val Val Arg Arg 85 90 95 Asp Pro Ser Ala Val Ile Lys Glu Asn Gly Lys Tyr Tyr Val Trp Tyr 100 105 110 Ser Lys Ser Thr Gly Pro Ser Gln Gly Phe Gly Gly Asp Val Glu Asn 115 120 125 Glu Lys Val Phe Pro Trp Asp Arg Cys Asp Ile Trp Tyr Ala Thr Ser 130 135 140 Glu Asp Gly Glu Thr Trp Lys Glu Glu Gly Ile Ala Val Ala Arg Gly 145 150 155 160 Glu Lys Gly Ala Tyr Asp Asp Arg Ser Val Phe Thr Val Glu Ile Met 165 170 175 Lys Tyr Gln Asn Lys Tyr Tyr Leu Cys Tyr Gln Thr Val Lys Ser Pro 180 185 190 Tyr Thr Val Arg Val Lys Asn Gln Val Gly Leu Ala Trp Ser Asp Ser 195 200 205 Pro Asn Gly Pro Trp Thr Lys Ser Glu Glu Pro Ile Leu Ser Pro Ala 210 215 220 Asp Asn Gly Ile Trp Lys Gly Glu Glu Gln Asp Arg Phe Ala Val Glu 225 230 235 240 Lys Lys Gly Asp Phe Asp Ser His Lys Val His Asp Pro Cys Ile Leu 245 250 255 Pro Tyr Lys Gly Lys Phe Tyr Leu Tyr Tyr Lys Gly Glu Gln Met Gly 260 265 270 Glu Lys Ile Thr Phe Gly Gly Arg Gln Ile Arg His Gly Val Ala Ile 275 280 285 Ala Asp Asn Pro Leu Gly Pro Tyr Val Lys Ser Pro Tyr Asn Pro Ile 290 295 300 Ser Asn Ser Gly His Glu Ile Cys Val Trp Pro Tyr Asn Gly Gly Ile 305 310 315 320 Ala Ser Leu Ile Thr Thr Asp Gly Pro Glu Lys Asn Thr Ile Gln Trp 325 330 335 Ala Pro Asp Gly Ile Asn Phe Glu Ile Lys Ser Val Ile Pro Gly Val 340 345 350 Pro Ala His Ala Ile Gly Leu Asn Arg Ser Ala Asp Thr Glu Lys Glu 355 360 365 Pro Thr Glu Ile Leu Arg Trp Gly Leu Thr His Ile Tyr Asn Ser Ser 370 375 380 Asp Tyr Gln Ser Ile Met Ser Phe Thr Ser Ala Arg Lys Thr Thr His 385 390 395 400 Arg Ala Lys Gly Val Lys Ser Lys 405 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for amplification of intact AhgI <400> 3 ctcggatcca ttaaaaaaag catagcatt 29 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for amplification of truncated AhgI <400> 4 ctcggatccg cctgtaaaaa taataccaa 29 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for amplification of AhgI <400> 5 gtagaattct ttagatttta cacctttag 29 <210> 6 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aga50DF <400> 6 cgtgagctct tattcgattt tgaaaacga 29 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aga50DR <400> 7 ctttctagat ttgctgccta gcctttcgg 29 <110> MYONGJI UNIVERSITY INDUSTRY AND ACADEMIA COOPERATION FOUNDATION <120> ALPHA NEOAGAROBIOSE HYDROLASE DERIVED FROM CELLULOPHAGA          OMNIVESCORIA W5C STRAIN AND APPLICATION THEREOF <130> P17-0204 <160> 7 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 1227 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AhgI DNA sequences <400> 1 atgattaaaa aaagcatagc attttgtgca atagcttgtt tattgctaat ggctgcctgt 60 aaaaataata ccaaagctac aaatactgcc atagagcaag aaaccaaact agaaattacc 120 ccaaaacaaa ttgatgagtt aggtataaca aacccagact ctttaagtgc tgcaacaaaa 180 agagctttgc aatggccaaa agatttagga aatgaatggt ttatacagtt ctctaacctt 240 aaacctttaa aaggtgattt agcttatgaa gaaggtgttg tacgtagaga ccctagtgca 300 gtaattaaag aaaatggtaa atactacgtt tggtacagca aaagcacagg accttcacaa 360 ggttttggtg gtgatgtaga aaatgaaaaa gtttttcctt gggatagatg tgatatttgg 420 tacgctacat ctgaagacgg tgaaacttgg aaagaagaag gtattgccgt tgcaagaggt 480 gaaaaaggcg cttatgatga cagatctgtt tttacagtag aaataatgaa atatcagaac 540 aaatattact tatgctacca aaccgtaaaa tctccttaca cagtacgcgt taaaaatcag 600 gttggtttag cctggtcaga ttcgccaaac ggaccttgga caaaaagtga agagcctata 660 cttagtcctg cagataatgg tatttggaaa ggagaagaac aagaccgttt tgctgtagag 720 aaaaaaggag attttgatag tcacaaagta catgatcctt gtattttgcc ttacaagggc 780 aaattttact tgtactataa aggcgagcaa atgggcgaaa aaattacatt tggtggtaga 840 caaatacgcc atggtgttgc tattgcagac aatcctttag ggccttacgt aaaatcacct 900 tacaacccaa taagtaatag tggtcatgaa atttgtgttt ggccatacaa tggtggtatt 960 gcgtcattaa ttactacaga tggtccagaa aaaaatacta tccaatgggc tccagatggt 1020 attaattttg aaattaaatc tgttattcct ggtgtaccag ctcatgcaat aggcttaaac 1080 agatctgcag atacagaaaa agaaccaaca gaaatattac gctggggact tacacatata 1140 tacaatagta gcgactacca aagtattatg agttttacat ctgccagaaa aactacacac 1200 agagctaaag gtgtaaaatc taaataa 1227 <210> 2 <211> 408 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> AhgI amino acid sequences <400> 2 Met Ile Lys Lys Ser Ale Phe Cys Ala Ile Ala Cys Leu Leu Leu   1 5 10 15 Met Ala Ala Cys Lys Asn Asn Thr Lys Ala Thr Asn Thr Ala Ile Glu              20 25 30 Gln Glu Thr Lys Leu Glu Ile Thr Pro Lys Gln Ile Asp Glu Leu Gly          35 40 45 Ile Thr Asn Pro Asp Ser Leu Ser Ala Ala Thr Lys Arg Ala Leu Gln      50 55 60 Trp Pro Lys Asp Leu Gly Asn Glu Trp Phe Ile Gln Phe Ser Asn Leu  65 70 75 80 Lys Pro Leu Lys Gly Asp Leu Ala Tyr Glu Glu Gly Val Val Arg Arg                  85 90 95 Asp Pro Ser Ala Val Ile Lys Glu Asn Gly Lys Tyr Tyr Val Trp Tyr             100 105 110 Ser Lys Ser Thr Gly Pro Ser Gln Gly Phe 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Trp Pro Tyr Asn Gly Gly Ile 305 310 315 320 Ala Ser Leu Ile Thr Thr Asp Gly Pro Glu Lys Asn Thr Ile Gln Trp                 325 330 335 Ala Pro Asp Gly Ile Asn Phe Glu Ile Lys Ser Val Ile Pro Gly Val             340 345 350 Pro Ala His Ala Ile Gly Leu Asn Arg Ser Ala Asp Thr Glu Lys Glu         355 360 365 Pro Thr Glu Ile Leu Arg Trp Gly Leu Thr His Ile Tyr Asn Ser Ser     370 375 380 Asp Tyr Gln Ser Ile Met Ser Phe Thr Ser Ala Arg Lys Thr Thr His 385 390 395 400 Arg Ala Lys Gly Val Lys Ser Lys                 405 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for amplification of intact AhgI <400> 3 ctcggatcca ttaaaaaaag catagcatt 29 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Forward primer for amplification of truncated AhgI <400> 4 ctcggatccg cctgtaaaaa taataccaa 29 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer for amplification of AhgI <400> 5 gtagaattct ttagatttta cacctttag 29 <210> 6 <211> 29 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Claims (13)

셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C(Cellulophaga omnivescoria W5C) 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소.
Cellulopa was purchased from Omnibus Korea W5C ( Cellulophaga omnivescoria W5C) strain.
청구항 1에 있어서,
상기 셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주의 수탁번호는 KCTC 13157BP인 것을 특징으로 하는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소.
The method according to claim 1,
Wherein the cellulofa is the KCTC 13157BP accession number of Omnibus Korea W5C strain.
청구항 1에 있어서,
상기 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소는 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 유전자로 코딩되는 것을 특징으로 하는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소.
The method according to claim 1,
Wherein the alpha neoagarotic biosynthetic enzyme is encoded by a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균.
A recombinant Escherichia coli into which an expression vector containing a gene coding for an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from a cellulophagus Omnibus Korea W5C strain is introduced.
청구항 4에 있어서,
상기 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 것을 특징으로 하는 재조합 대장균.
The method of claim 4,
Wherein said gene is composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1. &lt; / RTI &gt;
셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 도입한 발현벡터를 제조하는 단계(단계 a); 및
상기 발현벡터를 대장균에 도입하여 형질전환시키는 단계(단계 b)를 포함하는 재조합 대장균의 제조방법.
A step (step a) of producing an expression vector into which a gene coding for an alpha neoagarobiohydrolase derived from a cellulo phage Omnibus Korea W5C strain is introduced; And
Introducing the expression vector into Escherichia coli and transforming the transformed Escherichia coli (step b).
청구항 6에 있어서,
상기 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 것을 특징으로 하는 재조합 대장균의 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the gene is composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1. &lt; / RTI &gt;
셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균을 배양하는 단계를 포함하여 구성되는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소의 생산방법.
And culturing the recombinant Escherichia coli into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C strain is introduced. Method of production of enzyme.
청구항 8에 있어서,
상기 재조합 대장균은 20℃ 내지 40℃에서 배양되는 것을 특징으로 하는 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소의 생산방법.
The method of claim 8,
Wherein the recombinant Escherichia coli is cultured at 20 ° C to 40 ° C.
셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균 또는 그 용해물을, 네오아가로바이오스에 처리하여 D-갈락토오스를 생산하는 방법.
Recombinant Escherichia coli, or a lysate thereof, into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnivus Korea W5C strain of Cellulofase has been treated with Neoagarobiose to produce D-galactose &Lt; / RTI &gt;
셀룰로파가 옴니베스코리아 W5C 균주로부터 유래한 알파 네오아가로바이오스 가수분해효소를 코딩하는 유전자를 포함하는 발현벡터가 도입된 재조합 대장균 또는 그 용해물을, 아가로바이오스에 처리하여 D-갈락토오스를 수득한 후, 갈락토오스 탈수소효소를 코딩하는 유전자(gld)를 포함하는 재조합 대장균을 이용하여 D-갈락토오스로부터 D-갈락토네이트를 생산하는 방법.
The recombinant Escherichia coli or a lysate thereof into which an expression vector containing a gene encoding an alpha neoagarotic biosynthetic enzyme derived from Omnibus Korea W5C strain of Cellulopa is treated with agarose biosensor to produce D-galactose A method for producing D-galactonose from D-galactose by using recombinant E. coli comprising a gene ( gld ) encoding galactose dehydrogenase.
청구항 11에 있어서,
상기 용해물은 상기 재조합 대장균를 배양한 후, 원심분리 및 초음파 처리한 다음 상청액에서 용해물을 수득하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 D-갈락토네이트를 생산하는 방법.
The method of claim 11,
Wherein the lysate is prepared by culturing the recombinant E. coli, followed by centrifugation and sonication, followed by obtaining a lysate in the supernatant.
청구항 11에 있어서,
재조합 대장균은 갈락토키나아제(galK) 및 2-옥소-3-디옥시갈락토네이트키나아제(dgoK)를 코딩하는 유전자가 결실되어 있는 것을 특징으로 하는 D-갈락토네이트를 생산하는 방법.
The method of claim 11,
Recombinant E. coli is characterized in that the gene coding for galactokinase ( galK ) and 2-oxo-3- deoxygalactonate kinase ( dgoK ) is deleted.
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