Isolation and Characterization of Alginate-degrading Pseudoalteromonas sp. Y-4

Abstract

해조 다당류의 하나인 알긴산은 1883년 Standford 등에 의해 발견 되었고 그 후 Atsuki 와 Tomoda의 연구에 의하여 우론산 (Uronic acid)이 알긴산의 구성성분임을 밝혔다. 최근에는 알긴산을 분해하여 얻은 oligo-alginate의 다양한 효능이 알려지면서 많은 연구가 이루어지고 있다. 알긴산으로 부터 oligo-alginate를 만들기 위한 방법으로 고온고압, 방사선으로 연화시킨 뒤 분리하는 방법과 산․알칼리 처리를 하는 물리화학적 방법이 많이 사용되고 있으며 이 중 산․알칼리 처리 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 하지만, 해조류 유래 탄수화물은 산이나 알칼리에 비교적 안정하여 최근에는 효소를 이용한 분해법에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고농도의 알긴산 분해능을 보이는 미생물을 해수에서 분리하여 그 특성을 조사 하였다. 분리된 균들 중에서 상대적으로 강한 분해 활성을 나타내는 균주 Y-4을 분리 하였다. 분리균 Y-4는 형태학적, 생화학적 및 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 Pseudoalteromonas 속으로 동정 되었다. Pseudoalteromonas Y-4의 알긴산 최적 분해 활성 조건을 Somogyi-Nelson method를 이용한 환원당 분석을 통하여 조사한 결과, 30℃, pH 8.0, 2% alginate 및 3% NaCl 농도에서 배양할 때 알긴산 최적 분해 활성을 나타내었다. 분리된 균이 생산하는 알긴 분해 효소를 클로닝하기 위하여 GeneBank 데이터베이스에 등록된 다른 알긴산 분해 효소들의 아미노산 sequence들 중에서 공통적으로 존재하는 부위를 바탕으로 제작한 degenerated primer를 이용하여 Pseudoalteromonas Y-4 분리균에서 증폭된 PCR 산물을 얻었다. 이 PCR 산물의 염기서열은 다른 세균에서 보고된 알긴산 분해효소들의 유전자와 유사한 것으로 조사 되었고 이를 바탕으로 DNA Walking Method로 Pseudoalteromonas Y-4 균 유래의 alginate lyase 유전자를 클로닝 하였다. Pseudoalteromonas Y-4 균 유래의 alginate lyase는 903 bp, 300 개의 아미노산 잔기로 이루어진 효소로 NCBI database에 등록된 기존의 알긴 분해 효소들과는 64%의 identity를 가지고 있는 새로운 유형의 알긴 분해 효소였다.