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논문 상세정보

남북극 유래 저온성 박테리아 Culture Collection에서 저온활성 프로테아제 생산균주의 스크리닝과 효소 특성

Screening for Cold-Active Protease-Producing Bacteria from the Culture Collection of Polar Microorganisms and Characterization of Proteolytic Activities

초록

극지연구소(KOPRI)는 국내외적으로 유일하게 남북극 지역에서 분리한 저온적응성 박테리아 균주를 대상으로 culture collection(약 6,300균주)을 구축하여 운영하고 있다. 보유 중인 프로테아제(protease) 생산 균주들(총 874균주) 중에서 활성이 높은 프로테아제를 생산하는 78개의 균주들을 1차 선발한 후, 1% skim milk가 포함된 0.1${\times}$ ZoBell 고체배지에 접종하고 다양한 온도($5-30^{\circ}C$)에서 배양하면서 세포외분비성 프로테아제의 활성을 비교하였다. 위의 신속하고 직접적인 균주 스크리닝 방법을 통해서, 최종적으로 저온활성 프로테아제를 생산하는 15개의 저온적응성 균주들을 선발하였다. 최종 선발된 균주들은 16S rRNA 유전자의 분석결과 Pseudoalteromonas (13균주)와 Flavobacterium (2균주) 속(genus)으로 분류되었고, $5-15^{\circ}C$ 저온에서도 활성을 나타내는 저온성 프로테아제를 생산하였다. 15개 균주들이 생산하는 각각의 프로테아제는 특이적 화합물에 의한 효소활성 억제 정도에 따라 5개의 그룹(serine protease, aspartic protease, cysteine protease, metalloprotease, 그리고 미분류 프로테아제)으로 분류되었다. 본 실험을 통해서 선발한 남북극 유래 박테리아 균주들은 새로운 저온활성 프로테아제를 발굴하기 위한 유용한 생물자원으로서의 가치를 가지고 있다.

Abstract

The Korea Polar Research Institute (KOPRI) has assembled a culture collection of cold-adapted bacterial strains from both the Arctic and Antarctic. To identify excellent protease-producers among the proteolytic bacterial collection (874 strains), 78 strains were selected in advance according to their relative activities and were subsequently re-examined for their extracellular protease activity on $0.1{\times}$ ZoBell plates supplemented with 1% skim milk at various temperatures. This rapid and direct screening method permitted the selection of a small group of 15 cold-adapted bacterial strains, belonging to either the genus Pseudoalteromonas (13 strains) or Flavobacterium (2 strains), that showed proteolytic activities at temperatures ranging between $5-15^{\circ}C$. The cold-active proteases from these strains were classified into four categories (serine protease, aspartic protease, cysteine protease, and metalloprotease) according to the extent of enzymatic inhibition by a class-specific protease inhibitor. Since highly active and/or cold-adapted proteases have the potential for industrial or commercial enzyme development, the protease-producing bacteria selected in this work will be studied as a valuable natural source of new proteases. Our results also highlight the relevance of the Antarctic for the isolation of protease-producing bacteria active at low temperatures.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저온활성 프로테아제
저온활성 프로테아제는 어디에 사용되고 있나?
세탁온도를 낮춤으로써 에너지 소비를 감소시키기 위하여 세제첨가물로 사용되고 있으며, 식품 산업에서는 치즈 성숙, 유제품 생산, 냉장육류의 맛 개선에 사용된다

프로테아제는 총 산업 효소 시장의 약 60%를 차지하고 있는데(6), 세제 산업, 식품 산업, 정육 및 가죽 산업, 그리고 인간과 동물의 소화 보조제 등의 다양한 영역에 사용되는 효소이다(15). 예를 들어, 저온활성 프로테아제는 세탁온도를 낮춤으로써 에너지 소비를 감소시키기 위하여 세제첨가물로 사용되고 있으며, 식품 산업에서는 치즈 성숙, 유제품 생산, 냉장육류의 맛 개선에 사용된다(4, 7, 8).

프로테아제
프로테아제는 무엇인가?
세제 산업, 식품 산업, 정육 및 가죽 산업, 그리고 인간과 동물의 소화 보조제 등의 다양한 영역에 사용되는 효소

프로테아제는 총 산업 효소 시장의 약 60%를 차지하고 있는데(6), 세제 산업, 식품 산업, 정육 및 가죽 산업, 그리고 인간과 동물의 소화 보조제 등의 다양한 영역에 사용되는 효소이다(15). 예를 들어, 저온활성 프로테아제는 세탁온도를 낮춤으로써 에너지 소비를 감소시키기 위하여 세제첨가물로 사용되고 있으며, 식품 산업에서는 치즈 성숙, 유제품 생산, 냉장육류의 맛 개선에 사용된다(4, 7, 8).

극지연구소
극지연구소(KOPRI) 극지바이오센타에서 수집, 보존하고 있는 균주의 수는?
다양한 속(genus)과 종(species)으로 구성되는 6,300개 이상의 균주

2003년 이래로, 극지연구소(KOPRI) 극지바이오센타는 산업적으로 유용한 효소를 발굴하고 개발하기 위해 저온적응성 박테리아를 수집해 왔다. 이에 따라, 다양한 속(genus)과 종(species)으로 구성되는 6,300개 이상의 균주를 수집 및 보존하고 있다. 이 균주들은 북극(Svalbard 군도 내 Ny-Ålesund 지역, Siberia 북쪽에 위치한 북극해인 Kara Sea, 그리고 Norway와 Russia 북쪽의 북극해인 Barents Sea)과 남극(King George 섬 내에 위치한 Barton 반도와 Weaver 반도) 지역의 육지(토양, 담수, 빙하, 눈, 식물체 부스러기 등)와 바다(해수와 퇴적물) 샘플로부터 분리되었으며, 프로테아제, 키티나아제(chitinase), 그리고 리파아제(lipase)를 생산하는 능력을 가지는 균주가 다수 포함되어 있다.

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참고문헌 (20)

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