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Phytase에 의한 phytic acid의 분해 반응속도 연구
Enzyme Kinetic Study for Degradation of Phytic acid by Phytase 원문보기

KSBB Journal, v.26 no.4, 2011년, pp.300 - 304  

김재석 (한국기술교육대학교 기계정보공학부) ,  이재흥 (한국기술교육대학교 기계정보공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Phytases are hydrolytic enzymes that catalyze the sequential hydrolysis of phytic acid (myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate) to myo-inositols with lower numbers of phosphate groups. Two types of phytases have been identified which initiate hydrolysis of the phytic acid at either the 3- or 6- p...

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문제 정의

  • 전술한 바와 같이 산업적으로 뿐만 아니라 환경공학 측면에서도 매우 중요한 이 효소반응에 대한 수학적 모델과 정량적으로 설명할 수 있는 반응 속도론적 연구는 저자가 아는 한 아직까지 보고되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 IP6부터 IP5, IP4, IP3등 단계적으로 생성되었다가 감소하는 생성물 농도의 경시적 변화를 설명할 수 있는 반응 속도식을 설정하고, 각 단계에 해당하는 최대반응속도 상수를 계산하여 효소의 반응 특성을 정량적으로 조사 하는데 있다.
  • )을 통하여 일어나는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 sodium phytate로부터 밀 유래의 두 종류 phytase에 의해 생성되는 각 단계별 중간체의 경시적 농도변화를 설명하는 수학적 모델을 세우고, 각 단계의 최대반응속도 상수값을 계산하여 서로 비교하여 보았다. 그 결과 본 모델은 실험 결과를 잘 설명해줄 수 있는 모델임이 밝혀졌으며, 각 단계의 최대반응속도 상수값은 서로 다르며 그 크기의 순서에 있어서도 어떠한 일률적인 경항은 보이지 않았다.

가설 설정

  • 문헌에 의하면 IP6에 대한 값 (Table 2)은 알려져 있지만 IP5와 IP4 등 유사한 다른 기질에 대한 Km 실험값은 아직 보고되지 않아 부득이 본 연구에서는 이들 각각에 대한 Km 값은 같다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Phytaste란? Phytaste는 phytic acid(myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate, IP6 )에 붙어 있는 6개 인삼염그룹 (phosphate groups)의 분해를 개시해 주는가수분해 효소이다 [1-4]. Phytic acid가 Na, Mg, Ca, Fe와 같은 염의 형태로 있을 때 이를 phytate라고 부르며, Fig.
영양적 관점에서 고기의 인을 사료에 첨가시켜 주어야 하는 이유는? 한편 3-phytase는 Aspergillus niger 및 Bacillus amyloliquefaciens와 같은 미생물 [11-14]로부터 얻어지며 이 효소들에 대한 단백질구조는 이미 밝혀졌다 [15,16]. 사람을 포함하여 돼지나 닭과 같은 단위동물들은 소화기관 내에 phytase가 없기 때문에 phytate에 붙어 있는 인을 이용할 수 없다 [8,13]. 따라서 영양적 관점에서 고기의 인을 사료에 첨가시켜 주어야 한다 [12], 더욱 중요한 것은 phytate에 붙어 있는 인이 이러한 동물들의 체내에서 분해되지 않고 분으로 배설되기 때문에 나중에 하천이나 강으로 흘러 들어간 후 분해되어 부영양화를 초래할 수 있게 된다 [12,13].
Phytic acid가 Na, Mg, Ca, Fe와 같은 염의 형태로 있을 때 뭐라고 부르는가? Phytaste는 phytic acid(myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate, IP6 )에 붙어 있는 6개 인삼염그룹 (phosphate groups)의 분해를 개시해 주는가수분해 효소이다 [1-4]. Phytic acid가 Na, Mg, Ca, Fe와 같은 염의 형태로 있을 때 이를 phytate라고 부르며, Fig. 1에 phytic acid의 구조와 phytic acid의 구조와 phytic acid가 phytase에 의해 궁극적으로 분해되어 생성될 수 있는 myoinositol의 구조식을 나타내었다 [5].
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참고문헌 (17)

  1. Greiner, R., U. Konietzny, and K. D. Jany (1998) Purification and properties of a phytase from rye. J. Food Biochem. 22: 143-161. 

  2. Greiner, R., M. Muzquiz, C. Burbano, C. Cuadrado, M. M. Pedrosa, and C. Goyoaga (2001) Purification and characterization of a phytate-degrading enzyme from germinated Faba Beans (Vicia faba Var. Alameda). J. Agric. Food Chem. 49: 2234-2240. 

  3. Barrientos, L., J. J. Scott, and P. P. N. Murthy (1994) Specificity of hydrolysis of phytic acid by alkaline phytase from lily pollen. Plant Physiol. 106: 1489-1495. 

  4. Greiner, R., K. D. Jany, and M. Alminger (2000) Identification and properties of myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolases (phytases) from barley (Hordeum vulgare). J. Cereal Sci. 31: 127-139. 

  5. Kerovuo, J., J. Rouvinen, and F. Hatzack (2000) Analysis of myo-inositol hexakisphosphate hydrolysis by Bacillus phytase: indication of a novel reaction mechanism. Biochem. J. 352: 623-628. 

  6. Houde, R. L., I. Alli, and S. Kermasha (1990) Purification and characterization of canola seed (Btassica sp.) phytase. J. Food Biochem. 14: 331-351. 

  7. Laboure, A. M., J. Gagnon, and A. M. Lescure (1993) Prification and characterization of a phytase (myo-inositol-hexakisphosphate phosphohydrolase) accumulated in maize (Zea mays) seedlings during germination. Biochem. J. 295: 413-419. 

  8. Konietzny, U., R. Greiner, and K. D. Jany (1995) Purification and characterization of a phytase from spelt. J. Food Biochem. 18: 165-183. 

  9. Ebune, A., S. Al-Asheh, and Z. Duvnjak (1995) Production of phytase during solid state fermentation using Aspergillus ficuum NRRL 3135 in canola meal. Bioresour. Technol. 53: 7-12. 

  10. Sung, H. G., H. T. Shin, J. K. Ha, H. L. Lai, K. J. Cheng, and J. H. Lee (2005) Effect of germination temperature on characteristics of phytase production from barley. Bioresour. Technol. 96: 1297-1303. 

  11. Wyss, M., R. Brugger, A. Kronenberger, R. remy, R. Fimbel, G. Oesterhelt, M. Lehmann, and A. van Loon (1999) Biochemical characterization of fungal phytases (myo-inositol hexakisphosphates): catalytic properties. Appl. Environ. Microbiol. 65: 367-373. 

  12. Lei, X. G. and C. H. Stahl (2001) Biotechnological development of effective phytases for mineral nutrition and environmental protection. Appl. Microbiol. Biotechnol. 57: 474-481. 

  13. Casey, A. and G. Walsh (2003) Purification and characterization of extracellular phytase from Aspergillus niger ATCC 9142. Bioresour. Technol. 86: 183-188. 

  14. Singh, B. and T. Satyanarayana (2009) Characterization of a HAP-phytase from a thermophilic mould Sporotrichum thermophile. Bioresour. Technol. 100: 2046-2051. 

  15. Oakley, A. J. (2010) The structure of Aspergillus niger phytase PhyA in complex with a phytate mimetic. Biochem. Biophys. Res. Commun. 397: 745-749. 

  16. Ha, N. C., B. C. Oh, S. Shin, H. J. Kim, T. K. Oh, Y. O. Kim, K. Y. Choi, and B. H. Oh (2000) Crystal structures of a novel, thermostable phytase in partially and fully calcium-loaded states. Nat. Struct. Biol. 7: 147-153. 

  17. Craxton, A., J. J. Caffrey, W. Burkhart, S. T. Safrany, and S. B. Shears (1997) Molecular cloning and expression of a rat hepatic multiple inositol polyphosphate phosphatase. Biochem. J. 328: 75-81. 

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