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대두를 이용한 Lovastatin 대량생산용 Seed Culture의 제조기술

Development of Seed Culture Using Soybean for Mass Production of Lovastatin with Aspergillus terreus ATCC 20542 Mutant

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.37 no.5, 2008년, pp.666 - 670  

김수정 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과) ,  고희선 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과) ,  김현수 (계명대학교 자연과학대학 미생물학과)

초록
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본 연구는 Asp. terreus ATCC 20542 변이주로부터 lovastatin 생산용 seed culture의 대량제조를 위한 방법을 개발한 것이다. 배양체의 선발, 분석 및 최적 배양용기를 검토한 결과 대두를 이용하여 petri dish(${\phi}150{\times}20mm$)에 배양하였을 때 lovastatin의 생산성이 우수하였다. 포자의 발아 촉진을 위하여 대두에 Asp. terreus를 접종한 다음 열처리를 달리하여, 각 전배양체를 미강에 본배양하였다. 본배양액을 추출한 후 HPLC를 이용하여 lovastatin 생산량을 검토한 결과 $30^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리한 전배양체가 본배양 12일째에 가장 높은 lovastatin 생산성을 보이며, in vitro assay 결과, 대두를 $30^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 본배양하였을 경우에 HMG-CoA reductase가 82% 저해되는 것으로 나타났다. 따라서 기존의 포자현탁액 접종법보다 대두를 이용한 방법이 더욱 높은 HMG-CoA reductase 저해활성 및 배양시간의 단축성을 보여 산업화에 유리한 것으로 사료되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lovastatin (Mevinolin, Monacolin K) is a well-known drug for the therapy of hypercholesterolemia. It is an important fungal secondary metabolite as it inhibits 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase, EC 1.1.1.34) which catalyzes a major rate-limiting step in the biosynthe...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Lovastatin seed culture의 대량생산을 위한 배양 조건 Lovastatin함유 고체 배양체의 대량생산을 위한 수단으로 전배양체의 포자 발아를 촉진시키기 위한 열처리 효과를 검토하였다. 공시균주를 접종한 대두는 각 30℃에서 30분, 30℃에서 1시간, 35℃에서 30분, 35℃에서 1시간 동안 열처리하여 28℃에서 48시간 전배양한 후 미강에 본 배양하였다.
  • Lovastatin의 대량생산을 위한 수단으로 전배양체의 포자 발아를 촉진시키기 위한 열처리 효과를 검토하였다. 공시 균주를 접종한 대두는 각 30℃에서 30분과 1시간, 35℃에서30분과 1시간씩 열처리한 후 28℃에서 48시간 전배양한 후 미강에 본배양하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 lovastatin의 산업적으로 유용하고 다양한 분야로의 응용을 위해 고체배양체의 대량생산을 목표로 연구를 수행하였으며, 선행연구(13)에 사용한 lovastatin 대량생산 균주인 Asp. terreus ATCC 20542 변이주로부터 lovastatin 고체배양체의 대량생산을 위한 seed culture의 대량제조기술의 개발을 하고자 하였다.
  • 본 연구는 Asp. terreus ATCC 20542 변이주로부터 lovastatin 생산용 seed culture의 대량제조를 위한 방법을 개발한 것이다. 배양체의 선발, 분석 및 최적 배양용기를 검토한 결과 대두를 이용하여 petri dish(ø150×20 mm)에 배양하였을 때 lovastatin의 생산성이 우수하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 lovastatin의 산업적으로 유용하고 다양한 분야로의 응용을 위해 고체배양체의 대량생산을 목표로 연구를 수행하였으며, 선행연구(13)에 사용한 lovastatin 대량생산 균주인 Asp. terreus ATCC 20542 변이주로부터 lovastatin 고체배양체의 대량생산을 위한 seed culture의 대량제조기술의 개발을 하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Lovastatin이란? Lovastatin(C24H36O5)은 균사 형성 곰팡이인 Aspergillus terreus, Monascus sp., Penicillium sp. 등에 의해 생산되며, polyketide 경로를 통해서 생합성되는 이차대사산물로서 napthalene ring system, β-hydroxylactone 및 methylbutyric acid를 포함하고 있는 natural statin이다.
Asp. terreus는 예로부터 무엇에 이용되고 있는가? Lovastatin 생산균 중 가장 일반적으로 알려진 Asp. terreus는 전통누룩미생물로서 한국 고유의 식품 및 발효공업 등에 중요한 역할을 하는 Aspergillus 속으로 amylase, glucoamylase와 protease 활성이 강하여 예로부터 우리나라를 비롯하여 주류, 발효 등의 양조, 효소제 및 의약품 생산에 이용되고 있다.
다양한 statin 계열물질의 특성은 무엇인가? 생체 내에서 생산되는 콜레스테롤의 양을 감소시키면 혈장 내의 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있으며(1-3), 이러한 고지혈증 치료제는 1976년 Penicillium citrinum에서 분리한 mevastatin의 개발을 시작으로 하여, 1987년 lovastatin이 최초의 상용 statin으로 개발되었으며 이후 simvastatin, pravastatin, atorvastatin, rosuvastatin 등의 다양한 statin 계열물질이 사용되고 있다. 이들의 특성은 콜레스테롤에 대한 영향은 유사하면서 생물학적 특성과 효능이 다른 것이다(4-7).
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참고문헌 (19)

  1. Bang IY, Whang SW, Kim JW, Kim SY, Park CS. 2003. Screening of fungal strains producing lovastatin, an antihyper-cholesterolemic agent. Korean J Food Sci Technol 35: 442-446 

  2. Demain AL. 1999. Pharmaceutically active secondary metabolites of microorganism. Appl Microbiol Biotechnol 52: 455-463 

  3. Stryer L. 1995. Biosynthesis of membrane lipids and steroids. In Biochemistry. W. H. Freeman & Company, New York. Vol 4, p 685-712 

  4. Ha TY, Cho IJ, Lee SH. 1998. Screening of HMG-CoA reductase inhibitory activity of ethanol and methanol extract from cereals and regumes. Korean J Food Sci Technol 30: 224-229 

  5. Slater E, Macdonald E, James S. 1888. Mechanism of action and biological profile of HMG-CoA reductase inhibitors. Drugs 36: 72-82 

  6. Finkelstein DB, Ball C. 1992. Biotechnology of filamentous fungi. Butterworth-Heineman, London, UK. p 241-251 

  7. Michael H. 2002. A multiple-dose pharmacodynamic, safety, and pharmacokinetic comparison of extended and immedia- rereleasa formulations of lovastatin. Clinical Therapeutica 24: 112-125 

  8. Alberts AW, Chen J, Kuron G, Hunt V, Hoffman C, Rothrock J, Lopez M, Joshua H, Hairris E, Patchett A, Monaghan R, Currie S, Stapley E, Alberts-Schonberg G, Hensens O, Hirshchfield J, Hoogsteen K, Springer J. 1980. Mevinolin: a highly potent competitive inhibitor of 3-hydroxy- 3-methylglutaryl-coenzyme A reductase and a cholesterol-lowing agent. Proc Natl Acad Sci 77: 3957-3961 

  9. Endo A. 1985. Compactin (ML-236B) and related compound as potential cholesterol-lowing agent that inhibit HMGCoA reductase. J Med Chem 28: 401-405 

  10. Tobert JA. 1988. Efficacy and long-term adverse effect pattern of lovastatin. J American Cardiology 62: 28-34 

  11. Endo A, Kuroda M, Tarazawa K. 1976. Competitive inhibitor of 3-hydoxy-methylglutaryl-coenzyme A reductase by MC-230A and ML-236B fungal metabolites having hypocholesterolemic activity. FEBS Lett 72: 323-326 

  12. Srinivasu MK, Narasa RA, Om RG. 2002. Determination of lovastatin and simvastatin in pharmaceutical dosage forms by MEKC. J Pharm Biomed Anal 29: 715-721 

  13. Park JH, Kim HS. 2004. Production of lovastatin in solid culture. J Korean Soc Food Sci Nutr 33: 566-570 

  14. Pyo YH. 2006. Optimum conditions for production of mevinolin from the soybean fermented with Monascus sp.. Korean J Food Sci Technol 38: 256-261 

  15. Valera HR, Gomes J, Lakshmi S, Guruaja R, Suryanarayan S, Kumar D. 2005. Lovastatin production by solid state fermentation using Aspergillus flavipes. Enzyme Microb Tecchnol 37: 521-526 

  16. Hucher FH, Oleson WH. 1973. Simplified spectrophotometrin for microsomal 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase by measurement of coenzyme A. J Lipid Res 14: 625-631 

  17. Moon YJ, Yeum KH, Sung CK. 2002. Screening of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase inhibitor in vitro and its application to pullets. Korean J Food Nutr 15: 307-313 

  18. Park JH. 2006. A study of mass production and industrialization of lovastatin from Aspergillus terreus ATCC 20542 mutant. PhD Dissertation. Keimyung University, Daegu. p 58 

  19. Lee JW, Lee SM, Gwak KS, Lee JY, Choi IG. 2006. Screening of edible mushrooms for the production of lovastatin and its HMG-CoA reductase inhibitory activity. Korean J Microbiol 42: 83-88 

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