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Pichia pastoris에서 발현된 보리 알파아밀라제 Chimera 효소들의 특성
Characterization of Barley ${\\alpha}$-Amylase Chimeric Enzymes Expressed in Pichia pastoris 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.46 no.1, 2010년, pp.80 - 85  

김태집 (충북대학교 식품공학과) ,  육정빈 (충북대학교 식품공학과) ,  최승호 (충북대학교 식품공학과) ,  장명운 (충북대학교 식품공학과)

초록
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보리 맥아로부터 발견된 서로 다른 알파아밀라제 동질효소(AMY1, AMY2)는 80%에 달하는 높은 아미노산 서열의 상동성을 보이지만, 두 효소의 특성은 서로 달라 AMY1 효소는 낮은 농도의 칼슘 조건에서 최대 활성을 보이는 반면, AMY2 효소는 높은 칼슘이온 농도에서 높은 활성을 나타낸다. 또한 BASI (Barley ${\alpha}$-Amylase/Subtilisin Inhibitor) 단백질은 AMY2 효소만을 특이적으로 저해한다. 따라서 본 연구에서는 AMY1과 AMY2 효소의 유전자를 I, II, III의 세 부위로 나눈 후, 제한효소 처리에 의해 일부 부위를 상호 치환한 4종의 chimera 효소를 추가로 제조하고, Pichia pastoris 균주에서 대량 발현하였다. 이들 효소의 특성을 비교한 결과, 제 I 부위만이 상호치환된 AMY211 및 AMY122 효소의 경우, AMY1과 AMY2의 중간적 칼슘 의존성을 나타내었으며, BASI에 의한 저해효과는 AMY2의 제 I, II 부위를 포함하는 AMY221 효소에서만 관찰되었다. 따라서 보리 아밀라제의 제 I 부위 및 제 II 부위에 존재하는 아미노산 잔기들이 칼슘 의존성 및 BASI와의 결합에 중요한 역할을 담당하는 반면 제 III 부위는 이들 효소의 활성 차이에 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Two different ${\alpha}$-amylase isozymes (AMY1 and AMY2) found in barley malt share up to 80% of amino acid sequence identity with each other, but their enzymatic properties differ remarkably. AMY1 shows the highest activity at low concentration of calcium ion, while AMY2 is highly activ...

주제어

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문제 정의

  • 후)저해 효과가">저해효과가 관찰되는 것은 매우 이례적이다. 따라서 본 연구에서 얻어진 각종 chimera 효소들에 대한 BASI의 저해효과를 분석하였다. 결과적으로 AMY221의 경우에는 약 0.
  • 따라서 본 연구에서는 각 동질효소 간의 효소적 특성의 차이를 유발하는 주요 단백질 부위를 규명하기 위하여 두 가지 동질효소에 모두 존재하는 SacI 및 NsiI 제한효소의 위치를 기준으로 전체를 I (AMY1을 기준으로 할 때, His1~Glu160), II (Leu161~Cys321), III (Ile322~Ser414)의 세 부분으로 나누었다. 이를 토대로 AMY1 및 AMY2 wild-type 효소 외에 각각의 특정 부위가 후)특성차이에">특성 차이에 대한 보다 명확한 정의가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구에서 주로 사용하던 최적 칼슘이온 농도의 차이 외에도 0.1 mM 이하의 낮은 칼슘이온 농도 하에서의 상대적인 효소활성 차이를 또 하나의 중요한 구별기준으로 제시하였다. 즉, AMY1과 AMY2는 최적 본 연구에서는 각 동질효소의 1차 및 3차 구조의 상동성을 기반으로 조합한 총 4종의 chimera 효소들을 추가로 제조하였으며, P. pastoris 균에서 대량발현 및 분리·정제한 후에 이들 돌연변이 효소의 칼슘이온 의존성 등을 비교하여 동질효소 상호 간의 차이를 유발하는 주요 인자에 대한 정보를 제공하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
알파아밀라제는 어떤 결합을 분해하는가? 1.1)는 Glycoside Hydrolase (GH) Family 13그룹에 속하는 가수분해 효소로서 전분, 글리코겐 등 고분자 탄수화물 중합체 내부의 α-(1,4)-결합을 무작위로 분해하여 주로 glucose, maltose 등의 소당류로 전환하므로, 세포 외부로부터 탄소원의 적절한 공급을 위해 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다(3). 이들 효소는 세균, 곰팡이 등의 미생물 외에도 동물, 식물 등 대부분의 생물체에서 널리 발견되며, 산업적으로도 전분의 효소적 액화공정에서 핵심 효소로 이용되는 등 그 중요성이 매우 크다.
알파아밀라제는 무엇인가? 1.1)는 Glycoside Hydrolase (GH) Family 13그룹에 속하는 가수분해 효소로서 전분, 글리코겐 등 고분자 탄수화물 중합체 내부의 α-(1,4)-결합을 무작위로 분해하여 주로 glucose, maltose 등의 소당류로 전환하므로, 세포 외부로부터 탄소원의 적절한 공급을 위해 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다(3). 이들 효소는 세균, 곰팡이 등의 미생물 외에도 동물, 식물 등 대부분의 생물체에서 널리 발견되며, 산업적으로도 전분의 효소적 액화공정에서 핵심 효소로 이용되는 등 그 중요성이 매우 크다.
알파아밀라제는 어디에서 널리 발견되는가? 1)는 Glycoside Hydrolase (GH) Family 13그룹에 속하는 가수분해 효소로서 전분, 글리코겐 등 고분자 탄수화물 중합체 내부의 α-(1,4)-결합을 무작위로 분해하여 주로 glucose, maltose 등의 소당류로 전환하므로, 세포 외부로부터 탄소원의 적절한 공급을 위해 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다(3). 이들 효소는 세균, 곰팡이 등의 미생물 외에도 동물, 식물 등 대부분의 생물체에서 널리 발견되며, 산업적으로도 전분의 효소적 액화공정에서 핵심 효소로 이용되는 등 그 중요성이 매우 크다.
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참고문헌 (18)

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  17. Vallee, F., A. Kadziola, Y. Bourne, M. Juy, K.W. Rodenburg, R. Haser, and B. Svensson. 1998. Barley $\alpha$ -amylase bound to its endogenous protein inhibitor BASI: Crystal structure of the complex at 1.9A resolution. Structure 6, 649-659. 

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