Chitin은 \( N \)-acetyl-D-glucosamine의 \( \beta-1,4 \) 결합으로 이루어진 천연 고분자 다당물질로, 지구상에서 cellulose 다음으로 가장 많은 생산량을 가진 biomass 자원이다. 게, 새우, 곤충류, 버섯류 등에 포함되어 있으며, 화학구조상 아세틸 아미노기를 가지고 있어 화학약품에 대한 저항성이 강하고 물과 일반적인 유기용매에는 녹지 않는다. Chitinase는 chitin의 \( \beta-1 \), 4결합을 분해하는 효소로, chitin 및 그 유도체는 식품산업, 제약산업, 농업, 환경분야 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 또한, chitinase의 대량 생산은 glucosamine과 단세포 단백질의 생산, 식품 및 의약품 분야의 활용에 필수적이다.
<h1>서 론</h1> <p>Chitin은 \( N \)-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc)이 5,000개 이상 \( \beta-1,4 \) 결합으로 중합된 분자량 100만 이상의 천연 고분자 다당물질로서 게, 새우 등의 갑각류 및 연체류의 껍질과 근육 그리고 곤충류, 버섯류 및 사상균류의 세포벽 등에 함유되어 있다. 연간 생산량은 1,000억톤 이상으로 지구상에서 cellulose 다음으로 많이 생산되고 있는 biomass 자원이며, 최근 chitin 및 chitin 유도체(chitin 올리고당 등)는 식품산업, 제약산업, 농업 및 환경분야 등의 많은 분야에 이용되고 있다. Chitin의 화학구조는 식물의 섬유소인 cellulose와 비슷하지만 분자 내에 아세틸 아미노기 를 가지고 있고 이들 상호간에 강한 수소결합을 하고 있기 때문에 화학약품에 대한 내성이 강하며 또한 물과 일반적인 유기용매에 녹지 않는다.</p> <p>Chitinase (chitodextrinase; EC 3.2.1.14)는 chitin의 \( \beta-1 \), 4결합을 가수분해하며 작용기작에 따라 chitin 및 chi-todextrin의 \( \beta-1,4 \) 결합을 무작위로 분해하는 endo형 chitinase, chitobiose를 N -acetyl-D-glucosamine으로 분해하는 N-acetyl-D-glucosaminidase, 그리고 chitin 사슬의 비환원 말단으로부터 이당체인 diacetyl chitobiose 또는 그 이상의 단위체로 절단하는 exo형 chitinase 등 세 종류가 알려져 있다.</p> <p>Chitinase는 다양한 곰팡이의 세포벽을 용해시켜 곰팡이를 protoplast화 시키는데 이용되고 있다. 또한 식물에 병원성을 일으키는 곰팡이들을 저해하는 효과적인 생물조절인자로 이용되고 있다. 그리고 chitinase는 갑각류의 폐기물(껍질 등)을 처리하는 생물전환과정에 효과적으로 이용되어 부가가치가 높은 물질을 생산한다. 상업적으로 여러 가지 다양한 시료로부터 chitinase 효소 자체를 정제해서 이용을 하기도 한다. 효소 10 units에 약 100 달러 이상의 고가에 거래가 이루어지고 있다.</p> <p>한편, 항생물질의 전구물질로 사용되는 glucosamine의 생산, 생변환에 의한 단세포 단백질의 생산, 그 외 식품 분야 및 의약품 분야에서 널리 이용되고 있는 chitin의 대량 생산을 위해서도 값싼 chitinase의 생산이 필수적으로 요구 된다. Chitinase의 생산 미생물로는 곰팡이 등이 활성이 크지만, 대량생산을 위해서는 통기 및 교반이 용이한 세균이 적당하며, 또한 chitinase 유전자의 분리 및 조작 등에도 곰팡이보다는 세균이 유리하다. 따라서 본 연구에서는 지구상에서 풍부한 생물자원의 하나인 chitin의 이용을 위하여 chitinase를 생산하는 세균을 토양으로부터 분리 - 동정하고, chitinase의 최적생산조건을 검토하였다. 또한 chitinase를 prep-cell system을 이용하여 정제하였으며, 정제된 효소의 물리학적 및 효소학적 특성을 검토하였다.</p>