일반기술

신규 에스터라제

* 배경리파제는 지방을 지방산과 글리세롤로 가수분해하는 효소로, 동물의 소화효소로서 위액, 이자액, 장액 속에 분비되고, 폐, 신장, 부신, 지방조직, 태반 등의 각종 조직에 있으며, 식물에서는 밀, 콩, 아주까리 등의 종자와 곰팡이, 효모, 세균 등에 들어있는 탄소 10개 이상의 아실 사슬을 가진 글리세롤에스테르(glycerolester)에 대해서도 가수분해 활성을 가진 효소이다. 반면, 에스터라제는 에스테르 결합을 분해하여 저분자의 지방과 알코올을 만드는 효소로서, 탄소 10개 이하의 아실 사슬을 가진 글리세롤에스테르(glycerolester)에 대해서만 활성을 가지고 있다. 현재까지 박테리아, 효모 및 고등생물을 비롯하여 식물을 포함한 다양한 생물체에서 많은 종류의 에스터라제가 발견되어 왔으며, 이에 대한 생화학적 특성 및 에스터라제 유전자 자체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 에스터라제는 리피드(lipid)의 가수분해(hydrolysis) 반응, 가산분해(acidolysis, 에스테르화된 지방산을 유리지방산으로 치환) 반응, 트랜스에스테르화(transesterification, 중성지방(triglyceride)간 지방산의 교환), 에스테르의 합성 등에 사용되어, 산업적으로 매우 중요한 효소이다. 특히, 세탁물 얼룩내의 지방성분을 쉽게 제거 가능한 친수성 물질로 분해할 수 있어 세제 산업에 사용될 수 있고, 치즈의 숙성 및 향미를 추가하는 등의 치즈 생산 및 제빵용 노화 방지제나 천연 버터 향미를 가진 마가린의 제조와 같은 식음료 산업, 쓰레기 처리 산업, 그리고 소화제의 주요성분으로서 제약 산업 등에 이용될 수 있다. 이밖에도 에스터라제는 기질 특이성, 광학활성 특이성 및 위치 특이성 등의 독특한 특성을 갖고 있어 여러가지 생리 활성 키랄 의약품을 개발하는데 그 용도가 주목받고 있다. 이러한 광학활성 의약품 생산에 유용한 키랄 화합물의 생산은 의약산업의 경쟁력 확보와 국민 건강 증진에 매우 큰 영향력을 가지는 과제로 관심을 모으고 있다.상기의 중요한 반응은 때때로 고온과 유기 용매 하에서 효과적으로 수행된다. 특히, 식품산업에서 유리 지방산의 생산에 주로 이용되는 우지 (beef tallow) 및 야자유 (palm oil)는 보통의 효소 반응 온도에서는 고체상태를 유지하므로 이러한 재료의 효소적 가공을 위해서는 고온의 반응 환경이 요구된다. 따라서, 고온에서 안정한 내열성 에스터라제가 절실히 요구되고 있다.* 내용본 발명자는, 인도네시아 화산지대의 토양 샘플로부터 DNA를 추출하고 이를 포스미드 벡터에 클로닝하여 메타게놈을 구성하고, 이 메타게놈 라이브러리를 트리뷰티린 및 트리올레인을 첨가한 LB 플레이트에 도말하고 50℃에서 배양하였다. 그 후, 투명환을 생성하는 콜로니를 탐색하여 에스터라제 유전자를 포함하는 라이브러리 구성원을 수득하고, 이의 유전자를 클로닝하고 염기서열로부터 아미노산 서열을 유추하는 한편 이의 물리·화학적 특성을 규명하여, 기존에 밝혀진 바 없는 우수한 에스테라제 활성을 갖는 신규 단백질임을 확인하였다.따라서, 하나의 양태로서 본 발명은 상기 탐색된 신규한 에스테라제 단백질(EstE1)에 관한 것이다.인도네시아 화산지대의 토양으로부터 구축한 메타게놈 라이브러리로부터 수득한 본 발명의 에스터라제는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지며,이 아미노산 서열을 블라스트(BLAST) 데이터베이스로 탐색한 결과가 도 4a에 나타나 있으며, 공지의 리파제 및 에스터라제와는 상이한 아미노산 서열을 갖는다. * 효과본 발명의 신규 에스터라제는 고온에서 높은 활성을 나타내는 내열성 효소이고, 넓은 pH영역 및 다양한 유기용매에서 안정하여, 실온에서 고체인 지방을 고온의 공정에 적용하여 고가의 유리 지방산을 생산할 수 있으며, 다양한 에스테르와 펩타이드 합성 등 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 형질전환체를 이용하여 신규 에스터라제를 대량으로 생산할 수 있다.