초고온 세균 Thermus thermophilus에서 초고온 고세균 Sulforobus acidocaldarius 유래 P450 산화효소 CYP119의 발현

Abstract

고온성 미생물 유래 효소는 중온성 미생물 유래 효소에 비해 열, 유기 용매, pH 등 단백질 변성 인자에 대한 내성이 높아 이에 대한 산업적 관심이 점차 높아지고 있다. 고온성 미생물 유래 효소를 중온성 미생물인 Escherichia coli에서 발현할 경우, 단백질의 올바른 folding에 필요한 고온의 온도 조건과 chaperone과 같은 maturation process가 달라 native form을 갖는 단백질 생산의 효율이 낮을 수 있다. 본 연구에서는 초고온성 고세균 Sulfolobus acidocaldarius 유래 cytochrome P450 산화 효소의 일종인 CYP119를 중온성 미생물인 E. coli와 고온성 미생물인 Thermus thermophilus에서 각각 발현시켜 각 효소의 특성을 비교하였다. 그 결과, oxygen donor로서 H2O2를 사용한 amplex red oxidation 반응과 70°C에서 진행한 styrene epoxidation 반응에서 T. thermophilus에서 발현시킨 CYP119가 E. coli에서 발현시킨 CYP119에 비해 높은 효소 활성을 나타냈다. 따라서, 고온성 미생물 유래의 단백질은 고온성 미생물에서 더 효과적인 발현이 이루어져 외부 stress에 대해 안정한 구조를 유지하는 것으로 사료된다.;Enzymes from thermophiles are preferred for industrial applications because they generally show great tolerance to temperature, pressure, solvents, and pH as compared with enzymes from mesophiles. The functional expression of the genes of thermophiles and hyperthermophiles in mesophiles can be difficult to achieve because molecular environment exposed to newly synthesized polypeptides can be different and thus folding processes would not be properly proceeded to. In this study, functional expression of CYP119 the cytochrome P450 oxygenase originated from hyperthermophilic archaeon Sulfolobus acidocaldarius was investigated in a mesophile Escherichia coli and in a thermophilic eubacterium Thermus thermophilus TH104. The specific activity of the enzymes produced in the T. thermophilus with respect to oxidation of amplex red using H2O2 as oxygen donor and epoxidation of styrene in 70°C was greater compared to that of the enzymes produced in the E. coli. Therefore, it was assumed that the functional expression of the genes of hyperthermophiles can be obtained more efficiently in hyperthermophiles.