β-glucanase from Bacillus sp. CSB34: Screening, Production, Partial Purification, and Biochemical Characterization

Abstract

셀룰로오스는 가장 흔한 알칼리성 물질임과 동시에 농업이나 산업, 그리고 임업을 통하여 주로 생산되고 있다. 셀룰로오스는 많은 양의 생산량을 확보할 수 있고 높은 재생가능성 때문에, 에너지원과 주된 공급 원료로 각광받고 있다. 최근 들어 화석 연료 부족에 대한 우려가 늘어나면서, 많은 전문가들은 셀룰로오스에서 추출하는 바이오에탄올 생산에 적용 가능한 새로운 물질을 찾기 위해 노력하고 있는 상황이다. 이러한 노력의 일환으로 잠재력 있고 효율적인 분해효소를 생산하는 미생물 균주를 찾는 것에 목적을 두고 실험을 진행하였으며, 이는 셀룰로오스 폐기물이 없는 환경을 만드는데 도움이 될 것으로 예상하고 있다. 따라서 본 실험에서는 섬유소 활용과 높은 효소 생산이 가능하면서도 우수한 생화학적 특성을 바탕으로, 다양한 생명공학산업 분야에 적용이 용이한 미생물균주의 분리 및 검사를 실시하였다. 한국의 고유 전통음식에서 분리한 Bacillus sp. CSB34의 β-glucanase는 carboxy methyl cellulose에서 매우 효율적으로 생성되었다. Bacillus sp. CSB34의 배양액은 ammonium sulfate를 이용한 침전법, 필터를 통한 농축 및 정제를 진행하였으며, Sepharose CL-6B 및 Sephadex G-50을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 통한 정제를 실시하였다. 효소의 분자량을 측정하기 위하여 CMCase 및 12.5% SDS-PAGE 전기영동을 통하여 단백질 밴드를 확인하였으며 그 결과 50kDa으로 확인되었다. 정제된 효소인 GlucanaseCSB34는 pH 7.5와 50°C에서 최적의 활성상태를 보였다. |Cellulose, the most available sources of alkaline, is produced as a result of agricultural, industrial and forestry products. Because of its huge availability and renewability, it is considered a candidate for energy sources and feedstock. The increasing concern about fossil fuel shortages forces many researchers to work on to find new possible substances that can be applicable for the production of bio-ethanol from cellulosic materials. We carried out our experiment with the objective of exploring a potent new microbial source with efficient characteristics, which could be used as a weapon to make cellulose a waste free environment. We screened for bacterial strains capable of cellulose utilization, high enzyme production and biochemical characterization that could also be beneficial for biotechnological applications. β-glucanase from Bacillus sp. CSB34 was isolated from popular traditional Korean food and successfully produced in carboxy methyl cellulose. It was purified to homogeneity from culture supernatant using ammonium sulfate precipitation, membrane concentration, dialysis, and followed by a two-step chromatographic separation by Sepharose CL-6B and Sephadex G-50. The molecular mass of the enzyme was approximately 50 kDa via 12.5 % SDS-PAGE and CMCase activity. The purified enzyme (GlucanaseCSB34) exhibited the optimal activity at pH 7.5 and 50 °C.