초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구의 목적은 극지에 서식하는 세균 내 효소의 저온적응 기작을 밝히고, 이 기작을 고온적응 효소의 온도적응 기작과 비교하여 연구하는 것임
○ 본 연구에서는 북극에 서식하는 Sphingomonas 속의 세균을 이용하여 에스테라제 유전자를 클로닝하고 재조합단백질의 특성을 분석함. 저온 에스테라제의 활성 부위에서 효소활성과 열안정성 유지에 중요한 역할을 하는 아미노산을 찾아 해당 아미노산의 저온적응에 어떤 역할을 하는지 연구하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 극지세균 활성화부위에서 방

□ 연구개요
○ 본 연구의 목적은 극지에 서식하는 세균 내 효소의 저온적응 기작을 밝히고, 이 기작을 고온적응 효소의 온도적응 기작과 비교하여 연구하는 것임
○ 본 연구에서는 북극에 서식하는 Sphingomonas 속의 세균을 이용하여 에스테라제 유전자를 클로닝하고 재조합단백질의 특성을 분석함. 저온 에스테라제의 활성 부위에서 효소활성과 열안정성 유지에 중요한 역할을 하는 아미노산을 찾아 해당 아미노산의 저온적응에 어떤 역할을 하는지 연구하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 극지세균 활성화부위에서 방향족 아미노산의 역할 규명: Sphingomonas glacialis에서 동정한 에스테라제 EstSP1의 활성부위 벽에 위치한 방향족 아미노산 Tyr 및 Trp 잔기가 효소 활성 및 열안정성 유지에 미치는 역할을 밝혔음. EstSP1의 활성부위 벽에 위치한 Tyr191을 Trp로 돌연변이시키면, 소수성상호작용에 의해 활성부위의 열안정성이 증가함. 저온효소는 활성부위의 열안정성 대신 Tyr 잔기를 택해 효소활성을 선호함
○ Pseudomonas mandelii 에스테라제인 EstK에서 Trp208과 수소결합을 형성하는 Asp308 잔기의 역할을 규명: 아미노산 돌연변이 실험에서 EstK는 열안정성과 효소활성을 모두 충족할 수 있는 아미노산을 선택하여 활성부위의 입체형태를 유지함을 밝힘. Asp 대신 Ala를 선택하면 구조유연성 및 효소활성은 증가하나 열안정성이 감소함. 내냉성 효소에서는 열안정성이 효소 활성보다 우선함을 제시함
○ 효소 고정화에 관한 연구: 효소 고정화를 이용한 저온효소의 열안정성 개선 방법에 대한 리뷰 논문 발표
○ 유기용매 내성 효소에 관한 연구: 유기용매 내성 효소는 일반적으로 유기용매에서 구조가 안정하여 입체형태 변화가 잘 나타나지 않음. 본 연구에서는 유기용매가 유기용매 내성 효소의 구조유연성을 증가시킴을 저온효소 PML 및 LipS를 모델로 사용하여 증명함. DMSO, 에탄올, 메탄올 등의 극성 유기용매를 10~40% 처리 시 PML과 LipS 효소의 구조유연성이 증가하였음
○ 디알킬 프탈레이트(di-alkyl phthalate) 가수분해 에스테라제 클로닝 및 특성 규명: 플라스틱 재료인 디알킬 프탈레이트를 분해하는 신규 에스테라제를 Sphingomonas glacialis PAMC 26605에서 클로닝하고 특성을 분석하였음

□ 연구개발결과의 중요성
○저온적응 효소는 진화과정에서 효소활성 부위의 유연성을 증가시키는 쪽으로 진화가 이루어져 온 것으로 알려져 있음. 그렇지만 본 연구의 결과로부터 계절적 온도차 및 일교차가 큰 상온에 적응한 효소(에스테라제)는 Trp 잔기를 진화적으로 선택하여 효소활성보다는 단백질구조의 열안정성을 유지하고, 반대로 극지의 저온과 온천수의 고온 등 온도변화가 적은 곳에 적응한 효소는 Tyr 잔기를 선택하여 높은 활성을 선호함을 밝힘. 저온효소의 활성부위 벽에 위치한 Tyr 잔기를 Trp로 치환하면 취약한 열안정성을 개선할 수 있으며, 이 결과를 다른 세린 효소 전반에 적용할 수 있을 것으로 사료됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9