페니실리움 푸니쿨로섬의 ａｂｆＢ-1 유전자 document_id A220623054685

페니실리움 푸니쿨로섬은 아스퍼질리아 패밀리에 속하는 탈라로미세스(Talaromyces) 이다. 공기오염 또는 수성 오염된 수많은 유기 기질에서 이 미생물이 분리되는 것은 이 진균이 놀라울 정도로 풍부한 가수분해 효소들을 가지고 있음을 나타낸다. 동물 사료에서 이들 효소 칵테일의 사용은 천연 유기 물질의 탈중합화에 기여하며 이들의 소화성을 개선시킨다. 따라서, WO　99/57325는 특히 동물 사료로 적합한 효소 혼합물을 생산하는 IMI378536로 지칭되는 페니실리움 푸니쿨로섬 균주를 개시한다. 그러나, 페니실리움 푸니쿨로섬에 의해 생산되는 이 효소 칵테일들은 생화학적으로 거의 규명되어 있지 않다. 실제, 크실라나제 및 베타-글루카나제와 같은 오직 제한적인 수의 효소 활성만이 그 수득된 발효액상에서 통상적으로 측정되고 있을 뿐이다. 이들 활성은 칵테일내 존재하는 효소 집단의 단지 일부만을 반영할 뿐이다. 농작물에서 유래된 헤미셀룰로스분해 화합물은 식물 조직에서 셀룰로스 다음으로 많은 폴리사카라이드 저장량을 나타낸다. 이 그룹은 다양한 헤테로폴리사카라이드들이며, 대표적으로 크실란, 아라비난, 갈락탄, 글루칸 및 만난을 들 수 있다. 푸르푸랄형태의 아라비노스는 대표적으로 아라비난 및 아라비노크실란과 같은 헤테로폴리사카라이드에 존재한다. 아라비난은 아라비노푸라노스 잔기가 α-1-5 결합에 의해 연결된 폴리머이며, O-2 또는 O-3 위치에 하나 또는 두개의 아라비노스 잔기로 치환될 수 있다. 아라비노크실란은 a-L-아라비노푸라노실 잔기가 β-1-4-크실로피라노실 주사슬에 α-1-3 및 α-1-2 결합으로 연결된 것이다. 이들 측쇄에 아라비노스 잔기의 존재는 수많은 산업적 응용 예를 들면 동물 사료의 소화성 증강 등에 있어서 헤미셀로로스분해 화합물의 효소적 가수분해를 제한할 수 있다. α-L-아라비노푸라노사이드 결합을 분해하는 효소는 크실라나제와 상승적으로 작용하여 아라비노크실란 및 아라비난을 가수분해시킬 수 있다. 아라비나제 활성(엔도-, 엑소-아라비나제 및 주로 α-L-아라비노푸라노시다제 활성)은 따라서 크실라나제와 활동적으로 그리고 상승적으로 헤미셀룰로스분해 화합물의 탈중합에 기여할 수 있다. 헤미셀룰로스분해 및 펙틴 화합물은 식물에 존재하는 전체 탄수화물의 50%에 달하며 동물을 위한 주 에너지 공급원이다. 이들 화합물의 소화성 증강은 헤미셀룰로스분해 화합물내의 아라비노실 잔기의 치환도 감소와 상관관계가 있다(Brice, R.E., Morrison, I.M. 1982, Carbohydr. Res. 101: 93-100). L-아라비노스 잔기간의 결합을 가수분해하는 효소는 박테리아 또는 사상균(filamentous fungi)과 같은 미생물에서 분리되었다. 아라비노시다제는 주로 α-L-아라비노푸라노시다제 (EC　3.2.1.55)로 이루어지며, 이는 L-아라비노크실란 또는 아라비난 및 아라비노갈락탄과 같은 화합물에서 유래하는 비환원성 a-L-아라비노푸라노실 잔기를 가수분해할 수 있다. α-L-아라비노푸라노시다제 (EC　3.2.1.55)는 그 단백질 서열의 유사성에 따라 두 패밀리의 글리코시드 하이드로라제(GH　51 및 GH　54)로 분류된다. 이들 두 패밀리는 폴리사카라이드내 함유된 기질에 대한 이들의 특이성에 의해 구분된다. 첫번째 그룹(GH　51)은 α-1-5 결합 아라비노푸라노실 올리고사카라이드의 작은 선형 구조에만 작용하는 타입 A 아라비노푸라노시다제를 포함한다. 두번째 그룹은 아라비노푸라노실 올리고사카라이드 화합물내 함유된 α-1,5, α-1,3 및 α-1,2 결합 측쇄의 가수분해를 촉매하는 타입 B 아라비노푸라노시다제(GH 54)로 이루어진다. 상기 타입 B 아라비노푸라노시다제(ABFB)는 많은 박테리아 및 사상균에서 분리되었다. 아스퍼질리아속이 가장 대표적이며, 트리코더마, 페니실리움 및 푸사리움속에서도 분리되었다. WO　96/29416, WO　96/06935, WO　2004/018662 및 US　5,989,887은 아스페질루스 나이거 아라비노푸라노시다제 유전자를 개시한다. 단백질 정렬 결과, A. 나이거 abfB 단백질은 P. 푸니쿨로섬 ABFB-1 단백질과 72.4% 동일하다. 이 출원에서는 동물 영양에 이들 폴리펩티드의 사용에 대한 필수적인 특징이 개시되어 있지 않다. Clinche 등. (J. Agric. Food Chem., 45, 2379-2383, 1997)은 아스퍼질러스 테레우스에서 유래한 양조학에서 응용될 수 있는 세개의 α-L-아라비노푸라노시다제에 대해 기술하고 있다. Gielkens 등. (Microbiology, 145, 735-741, 1999)은 아스퍼질루스 니둘란스 abfB 유전자를 개시한 바 있다. 아스퍼질러스 가와치 및 아스퍼질러스 아와모리 abfB 유전자는 Koseki 등. (J. of Bioscience and Bioengineering, Vol.　96, No.　3, 232-241, 2003)에 의해 개시된 바 있다. 이들 효소들은 일본 술 소주의 발효에 응용된다. 사상균 트리코더마 레세이의 abfB 유전자는 Margolles-Clark 등. (Applied and Environmental Microbiology, 3840-3846, 1996)에 의해 개시되었다 Panagiotou 등은 푸사리움 옥시스포룸에서 유래된 두개의 세포외 알파-L-아라비노푸라노시다제를 개시하였다(Can J Microbiol. 2003: 49(10): 639-4). Carvallo 등은(Mycol. Res., 107 (4), 388-394, 2003) 페니실리움 푸르푸로게눔에서 유래된 B α-L-아라비노푸라노시다제를 개시하였다. 단백질 서열 정렬 결과 P.　푸르푸로게눔 abf-1 단백질은 P. 푸니쿨로섬 ABFB-1 단백질과 85.6% 동일하였다. 상기 간행물은 이 폴리펩타이드의 동물 영양에서의 사용에 필수적인 특징에 대해서는 아무것도 개시한 바 없다. Sakamoto 등은 (FEBS Letters 560, 199-204, 2004) ABFB 활성과 구별되는 아라비나제 활성을 코딩하는 페니실리움 크리소게눔 abnx 유전자를 개시하였다. 그러나 이들 ABFB 효소는 동물 사료에 응용되는데 요구되는 적합한 성질을 가지고 있지 않다. 실제 동물 사료에 사용되기 위해서는 ABFB는 사료로 되기 위해 시행되는 처리를 견딜 수 있는 성질을 갖추어야 한다. 특히 사용되는 효소의 활성이 공정 온도 및 pH 조건에서 안정하여야 하며, 가능하다면 이들 사료의 제조 및 이들 사료를 섭취하는 동물의 소화시스템 내의 조건에서 적정하여야한다. 또한, 이들 효소들은 동물들이 효과적으로 사료를 소화할 수 있도록, 헤테로폴리사카라이드(아라비난, 아라비노크실란 및 아라비노갈락탄)에 대하여 광범위한 활성 스펙트럼(분해)를 가져야 한다. 이러한 사료의 소화성 증강은 그 영양학적 가치를 증가시킨다. 따라서, 증강된 특이성(입체 특이성, 비대칭 선택성), 천연 기질 아라비노크실란 및 아라비난에 대한 활성 또는 친화성을 가진 효소가 동물 사료로서 매우 적합하다.