알긴산을 분해하는 해양미생물인 Sphingomonas sp. MJ-3 균주의 올리고알긴산 분해효소의 상동성 모델링 및 특성연구 (Homology Modeling and Characterization of Oligoalginate Lyase from the Alginolytic Marine Bacterium Sphingomonas sp. Strain MJ-3)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 25권 / 2호 / 121 ~ 129페이지
· 저자명 : 김희숙

초록

알긴산은 미역이나 다시마 같은 갈조류의 세포벽에 존재하거나 또는 특정 박테리아들이 biofilm을 만들기 위하여 생산하는 L-α-guluronate 및 D-β-mannuronate로 구성된 산성다당류이다. 전보에서 보고한 Sphingomonas sp. MJ-3의 외부 분해효소인 올리고알긴산 분해효소(oligoalginate lyase, MJ3-Oal)는 효소단백질의 N-terminal 영역에 내부 알긴산 분해효소인 polyM 분해효소의 단백질 서열과 상동성을 가지고 있었다. 본 실험에서는 MJ3-Oal이 외부 분해효소 활성뿐 만 아니라 내부 분해효소 활성도 함께 가지는 효소인지 알기 위하여 Saccharophagus degradans 2-40T 유래 올리고알긴산 분해효소인 Alg17c의 결정구조와 상동성 모델링을 행하였으며 기질과 수소결합을 할 것으로 예상되는 잔기 중 426번째 아미노산인 tyrosine을 구조가 비슷한 phenylalanine으로 돌연변이시키고 알긴산 분해양상을 wild type과 비교하였다. MJ3-Oal의 FPLC 결과를 보면 처음에는 이당류, 삼당류 등 올리고머가 증가하다가 최종적으로 단당류로 전환되었으나 Tyr426Phe 돌연변이 효소의 FPLC profile은 외부 분해활성만 나타내었다. 또한 1H-NMR spectra 역시 MJ3-Oal은 polyM block 또는 polyMG block의 내부결합을 분해하는 활성을 나타내었다. 이와 같은 결과들은 Sphingomonas sp. MJ-3 유래 올리고알긴산 분해효소는 외부 분해효소 활성 및 내부 분해효소 활성 모두 가질 가능성을 뒷받침해 준다.

영어초록

Alginates are found in marine brown seaweeds and in extracellular biofilms secreted by some bacteria. Previously, we reported an oligoalginate lyase from Sphingomonas sp. MJ-3 (MJ3-Oal) that had an exolytic activity and protein sequence homology with endolytic polymannuronate (polyM) lyase in the N-terminal region. In this study, the MJ3-Oal was tested for both exolytic and endolytic activity by homology modeling using the crystal structure of Alg17c from Saccharophagus degradans 2-40T. The tyrosine residue at the 426th position, which possibly formed a hydrogen bond with the substrate, was mutated to phenylalanine. The FPLC profiles showed that MJ3-Oal degraded alginate quickly to monomers as a final product through the oligmers, whereas the Tyr426Phe mutant showed only exolytic alginate lyase activity. 1H-NMR spectra also showed that MJ3-Oal degraded the endoglycosidic bond of polyM and polyMG (polymannuronate-guluronate) blocks. These results indicate that oligoalginate lyase from Sphingomonas sp. MJ-3 probably catalyzes the degradation of both exo- and endo-glycosidic bonds of alginate.

참고자료

· 없음