Biological and Functional Properties of Proteins Isolated from a Brown-Rot Fungi, Sparassis crispa

Abstract

초 록 갈색부후균 Sparassis crispa 유래 단백질의 생물학적 특성 및 기능연구 가야트리 챤드라세카란 지도교수: 신현재 생명화학공과 조선대학교 대학원 갈색부후균의 일종인 꽃송이 버섯 (Sparassis crispa)은 식용이 가능한 약용버섯으로 최근 그 의학적 효용성이 주목을 받고 있다. 본 연구의 목적은 꽃송이 버섯의 자실체에 유래한 다양한 단백질을 분리하고 그 특성을 규명하며 그 단백질의 응용을 살펴보는 것이다. 환경처리, 식품산업, 의약용 성분으로의 활용 가능성에 대하여 검토하였다. 2장에는 그간 진행된 꽃송이 버섯의 영양성분과 의학적 특성에 관한 연구를 요약 기술하고 본 연구를 통해 달성하고자 하는 목적과 논문의 구성에 대하여 기술하였다. 3장에서는 식용버섯이며, 의학적 특성이 우수한 꽃송이 버섯의 자실체로부터 리그닌 과산화효소(Lignin peroxidase, LiP)를 정제 분리하였다. 단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)와 열처리와 화학적으로 처리하여 카르복실화된 SWNT의 LiP에 의한 분해특성을 조사하였다. 탄소나노튜브와 LiP의 분해상호작용과 효소분해 생성물은 여러 가지 물리 화학적 분석장치를 이용하여 조사하였다. LiP 효소의 촉매 작용에 의한 탄소나노튜브의 분해 결과를 증명하였으며, 퍼옥시다아제에 의해 생성된 라디칼이 탄소나노튜브의 분해에 큰 역할을 함을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 효소분해 생성물인 이산화탄소(CO2)의 농도가 증가함을 관찰하였다. 꽃송이 버섯으로부터 활성효소를 완전히 순수하게 추출하지 않은 상태에서도 이를 탄소나노튜브의 분해에 이용할 수 있다는 것은 환경 복원(environmental bioremediation) 분야에 버섯유래 효소가 적용 가능하다는 반증이다. 4장에는, 꽃송이 버섯 자실체로부터 p-nitrophenyl acetate 기질에 기질특이성을 갖는 호알칼리성 에스테라제 (Alkaliphilic esterase)를 분리 정제하였다. 분리된 효소는 SDS-PAGE로 분석한 결과 약 60 kDa의 분자량을 가지고 있으며, tributyrin을 이용한 zymogram 분석에서 이 효소는 에스터 가수분해 효소임을 확인하였다. 이 효소의 활성도가 최적인 산성도는 pH 8, 온도는 50℃이다. 효소의 활성도가 안정적인 pH는 알칼리성이며, 30~40℃ 온도에서 이 효소는 더 안정함을 보였다. 본 에스터라제는 식품산업 전반에 활용범위가 무척 클 것으로 사료된다. 5장에서는 꽃송이버섯으로부터 추출한 탄수화물 결합단백질인 렉틴을 정제하였고, 정제된 렉틴은 SDS-PAGE 와 응결적혈구 반응에서 1개의 단백질 띠를 나타내었다. 꽃송이버섯으로부터 추출한 렉틴은 그람 양성균, 그람 음성균, 그리고 약에 대한 내성을 가진 박테리아의 성장을 저해하는 특성을 보였다. 또한 렉틴은 곰팡이균인 Fusarium oxysporum와 Fusarium solani 균사체의 성장을 억제하는 항진균 특성을 보였다. 원형편광법으로 렉틴은 완충용액에서 α-헬릭스 구조를 가지고 있음을 밝혔으며, 당지질, 만난, 라미나란 등의 성분을 세포벽에 가지고 있고, 트립토판 청색이동 측정법 (tryptophan blue shift assay) 에 의하면 렉틴은 세포벽에 존재하는 당지질, 만난, 라미나란 등과 상호작용하고 있음을 알 수 있었다. 특히 균의 세포벽 성분에 렉틴이 항균작용을 함을 알 수 있었다. 결과적으로 렉틴은 여러 균주에 대한 항균특성을 가지고 있으며, 꽃송이 버섯은 생화학적 활성을 가진 천연 자원이라 말할 수 있다. 결론적으로 꽃송이 버섯 자실체는 다양한 단백질과 효소의 공급원으로서 그 가치가 무척 크며 식품, 환경, 의약 분야로의 활용가능성이 무궁무진 하다고 판단된다.