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혼효림으로부터 셀룰로오스분해 박테리아 분리 및 효소학적 특성규명
박화랑 ( Hwa Rang Park ),오기철 ( Ki-cheol Oh ),김봉규 ( Bong-gyu Kim ) 한국응용생명화학회(구 한국농화학회) 2018 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.61 No.1
본 연구는 경상남도 산청군 소재 경남과학기술대학교 학술림에서 채취한 토양으로부터 CMCase와 xylanase를 생산하는 3개의 Bacillus종을 분리하였다. API kit 분석과 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통해 3개의 균 모두 Bacillus종에 속하였으며, Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3로 명명하였다. Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3의 최적 생장온도는 37 ℃였으며, CMCase와 xylanase의 활성은 배양 후 12시간에 최고에 달하였다. Bacillus sp. EFL1의 CMCase 효소활성의 최적온도는 50 ℃, pH는 5.0이었고, xylanase 효소활성의 최적온도는 50 ℃, pH 6.0이었다. Bacillus sp. EFL2의 CMCase활성의 최적온도는 60 ℃, pH는 5.0이었고, xylanase 효소활성의 최적온도는 60 ℃ 였고, pH 3.0-9.0까지 비교적 높은 활성을 보였다. Bacillus sp. EFP3의 CMCase의 최적온도는 50 ℃, pH는 5.0이었고, xylanase의 최적온도는 50 ℃, pH 4.0이었다. Bacillus sp. EFL1, EFL2, EFP3의 CMCase는 모두 온도안정성이 낮았다. 또한 Bacillus sp. EFL1과 EFP3의 xylanase 역시 온도안정성이 낮았지만, Bacillus sp. EFL2의 xylanase는 온도안정성이 높았다. This study was conducted to isolate the cellulolytic bacteria able to grow on LB- Carboxymethyl cellulose (CMC) agar trypan blue medium from the mixed forest and Larix leptolepis stands. Three bacterial strains with high activity against both CMC and xylan were isolated. Both API kit test and 16S rRNA gene sequence analysis revealed that the three different isolates belong to the gene Bacillus. Therefore, the isolates named as Bacillus sp. EFL1, Bacillus sp. EFL2, and Bacillus sp. EFP3. The optimum growth temperature of Bacillus sp. EFL1, EFL2, and EFP3 were 37 ℃. The optimum temperature for CMCase and xylanase from Bacillus sp. EFL1 were 50 ℃. The optimum pH of Bacillus sp. EFL1 xylanase was pH 5.0 but the optimum pH of CMCase from Bacillus sp. EFL1 was pH 6.0. The optimum temperature of CMCase and xylanase from Bacillus sp. EFL2 was 60 ℃, respectively. The optimum pH of CMCase of Bacillus sp. EFL2 was 5.0, whereas xylanase showed high activity at pH 3.0- 9.0. The optimum temperature for CMCase and xylanase of Bacillus sp. EFP3 was 50 ℃. The optimum pH for CMCase and xylanse was 5.0 and 4.0, respectively. CMCases from Bacillus sp. EFL1, EFL2, and EFP3 were thermally unstable. Although xylanase from Bacillus sp. EFL1 and EFP3 showed to be thermally unstable, xylanase from Bacillus sp. EFL2 showed to be thermally stable. Therefore, Bacillus sp. EFL2 has great potential for animal feed, biofuels, and food industry applications.
도심공원으로부터 산내성 xylanase를 생산하는 박테리아 분리 및 효소학적 특성
장민영 ( Min-young Jang ),박화랑 ( Hwa Rang Park ),이총규 ( Chong Gyu Lee ),추갑철 ( Gab-chul Choo ),조현서 ( Hyun Seo Cho ),박삼봉 ( Sam-bong Park ),오기철 ( Ki-cheol Oh ),김봉규 ( Bong-gyu Kim ) 한국응용생명화학회 2017 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.60 No.1
토양 내에 존재하는 미생물은 다양한 종류의 다당류 분해 효소들을 생산함으로써 토양의 비옥도 증진뿐만 아니라 토양내의 생태계를 건전하게 유지하게 위해 중요한 역할을 한다. 본 연구는 경남과학기술대학교에 위치한 쥬라기숲에서 0.4 %carboxymethyl cellulose와 0.01 % trypan blue가 첨가된 LBagar plate를 이용하여 CMCase와 xylanase를 생산하는 박테리아를 분리하였다. 16S rRNA 유전자 염기서열 분석과 API kit분석을 바탕으로 분리된 박테리아는 Bacillus 종에 속하는 것으로 동정되었으며, Bacillus sp. GJY으로 명명하였다. Bacillus sp. GJY에서 CMCase와 xylanase의 활성을 책임지고 있는 단백질을 알아보기 위하여 Zymogram 분석을 실시하였다. 그 결과 CMCase의 경우 약 28 kDa 크기에 xylanase의 경우 약 25 kDa크기에 활성밴드가 하나씩 존재하였다. Bacillus sp. GJY의 최적 생장온도는 37℃이었으며, CMCase와 xylanase의 활성은 배양 후 12시간에 최고에 달하였다. CMCase의 경우 pH 5.0, 온도 40℃에서 최적의 활성을 보인반면, xylanase는 pH 4.0, 40℃에서 최적의 활성을 보였다. CMCase와 xylanase 모두 40, 50℃에서는 열 안정성을 보였지만, 60℃ 이상에서는 두 효소의 열 안정성이 급격하게 감소하는 경향을 보였다. Microbes in forest are very important due to not only to enhance soil fertility but also maintain a healthy ecosystem by supplying the energy available to living organisms by producing various kinds of enzymes related to degradation of lignocellulosic biomass. In order to isolate a lignocellulosic biomass degrading bacterial strain from the Jurassic park located in Gyeongnam National University of Science and Technology, We used the Luria-Bertani-Carboxymethyl cellulose (CMC) agar trypan blue method containing 0.4 % carboxymethyl cellulose and 0.01 % trypan blue. As a result, we isolated a bacterial strain showing both activity on the CMC and xylan. To identify the isolated strain, 16S rRNA sequencing and API kit analysis were used. The isolated strain turned out to belong to Bacillus species and then named Bacillus sp. GJY. In the CMC zymogram analysis, it showed that one active band of about 28kDa in size is present. Xylan zymogram analysis also showed to have one active band of about 25kDa in size. The optimal growth temperature of Bacillus sp. GJY was 37℃. The maximal activities of CMCase and xylanase were 12 hour after incubation. The optimal pH and temperature for CMCase were 5.0 and 40℃, respectively, whereas the optimal pH and temperature for xylanase was 4.0 and 40℃. Both activities for CMCase and xylanase showed to be thermally stable at 40and 50℃, while both activities rapidly decreased at over 60℃.