면역학적 특성을 이용한 Trichoderma viride의 cellobiohydrolase 특성 구명

국문 초록 (Abstract)

섬유소 분해효소 생산균주인 Trichoderma viride QM9414에서 여러 단계의 정제과정을 거쳐서 2개의 cellobiohydrolase와 15개의 endoglucanase를 분리하였고 이중, 고분자 섬유소에 가장 특이성이 높은 분자량 71,000, PI 3.8인 cellobiohydrolase를 항원으로 하여 제조하였다. 이 항체를 이용해서 Enzyme Linked Immunosorbent Assay(ELISA)와 Column Single Immunodiffusion(CSID) 방법을 개발하였을 때 ELISA의 경우는 100∼1,200pg, CSID의 경우는 2∼10㎍의 cellobiohydrolase를 정량할 수 있었다.
복합효소인 섬유소 분해효소의 각 성분의 활성은 지금까지 사용해 왔던 각기 다른 기질(CMC, 여지등)을 이용해서 반응 후 환원당을 정량하는 방법은 기질의 특이성 결여, 분해 최종산물의 유사성으로 측정하기 어려웠다. 개발된 ELISA로 배양액 중 cellobiohydrolase를 측정할 시는 발효 6일부터 즉정할 수 있었고 최고 0.375㎎/㎖를 생산하였다. 섬유소의 효소적 전환시 문제가 되는 불활성화는 반응조의 설계 및 제작의 중요 요인이 되지만 복합계에서 각개의 섬유소 분해효소의 불활성화 정도를 파악하기는 어려운데, ELISA 방법으로 측정이 가능하게 하였고 이때의 Z 값은 5.8℃, 63℃에서 엔탈피는 330.11㎏/㏖e 로 나타났다.
고분자 섬유소에 친화력이 높은 cellobiohydrolase의 생산을 위해서 고생산 균주 돌연변이, constitutive 효소화, catabolite repression 저항성 균주 및 효소 유도 효과에 대한 연구가 많이 되고 있다. U.S. Army Natick Research에서 개발된 QM9123, QM9141, TK041 및 MCG77의 변이균이 생산하는 cellobiohydrolase의 면역학적 특성을 조사한 결과 단백질의 면역학적 특성은 같은데 생산량이 다른 결과에서 변이균주간 구조유전자는 동일하나 조절유전자가 변이되었음을 알 수 있었다. 기질유도는 통상 저분자 유도체에 유도된다고 보고되었는데, cellobiohydrolase의 유도는 고분자 섬유소인 α-cellulase와 Solka Floc이 가장 좋은 유도체임을 알았다.
앞으로의 섬유소 분해효소에 대한 연구는 환경과 관련된 세제용 및 효소탈묵제로 이용하는 고알카리성 섬유소 분해효소의 개발과, 동물소화제 등으로 사용 용도가 높은 산성상태에서 작용하는 산성 섬유소 분해효소의 개발 및 반응조속에서도 고압에서 견디는 내압성 섬유소 분해효소의 개발에 관한 연구가 많이 진행되고 있고, 또한 유전자 조작을 이용한 catabolite repression 저항성 균주개발에도 많은 연구투자를 하고 있다.