기능성이 우수한 한천분해산물의 제조에 많이 사용되는 한천분해효소인 agarase는 기준에 따라 4가지로 분류할 수 있으며, 반응양식에 따라서는 \( \alpha \)-agarase와 \( \beta \)-agarase 로, 구성 아미노산의 산동성을 기준으로는 GH (glycoside hydrolase) family로 분류하며, 세포에서의 위치에 따라서는 분비형, 세포표면형, 세포질형 효소로, 기질의 종류에 따라서는 NA4, NA6, NA8, NA10 등으로 분류할 수 있다.
<h1>Agarase의 분류와 기원</h1><p>기능성이 우수한 한천분해산물의 제조에는 한천분해효소인 agarase가 많이 사용되는데 Fu 등이 2010년 1월에 agar-ase의 위치와 특성 등을 보고하였다. Table 1은 pubmed에서 2009년부터 현재까지의 agarase 관련 보고를 검색한 후 Fu 등의 보고와 중복되지 않게 정리한 agarase의 기원과 특성들이다.</p><h2>Agarase의 분류</h2><p>Agarase의 분류는 4가지 기준으로 나눌 수 있다. 첫째, 반응양식에 따라 \( \alpha \)-agarase (EC 3.2.1.158)와 \( \beta \)-agarase (EC 3.2.1.81)로 나눌 수 있다. \( \alpha \)-Agarase는 agarose 3-glycanohydrolase라고도 하며 agarose를 기질로 하여 \((1\rightarrow3)\)-\( \alpha \)-L-galactosidic 결합을 끊어 agarotetraose 혹은 agarobiose를 최종산물로 생산한다. 현재까지 Alteromonas agarilytica와 Thalassomonas sp.에서만 보고되고 있다. 지금까지 보고된 대부분의 agarase는 \( \beta \)-agarase인데 aga-rose 4-glycanohydrolase라고도 불리며 agarose의 \((1\rightarrow 4)\)-\(\beta\)-D-galactosidic 결합을 끊어 neoagarohexaose (NA6), NA4, NA2 등의 산물을 형성한다.</p><p>둘째, 효소를 구성하는 아미노산의 상동성을 기준으로 GH (glycoside hydrolase) family로 분류하는 것이다. Cazy database (http://WWW.cazy.org/)를 보면 2012년 1월 현재 \( \beta \)-agarase에 는 GH16, GH50, GH86, GH118, GH NC (not clas-sified) families 등 총 5개의 family가 있으며, \( \alpha \)-agarase에는 GH96 family 하나만 있다. 각 family에 속하는 효소들은 catalytic domain과 최종산물이 서로 다른데, GH50 은 NA2 혹은 NA2와 NA4의 복합체를 생산하고, GH16은 NA4만 생산하며, GH86은 NA8과 NA6를 생산한다. Michel 등은 GH16, 50, 82, 96을 생산하는 미생물들을 분류하였다. 최근에 분류된 GH118 family에 속하는 agarage는 2006년 새로운 \( \beta \)-agarase가 발견된 Vibrio sp. PO-303, Pseudoalteromonas sp. CY24, Agarivorans sp. HZ105, Alteromonas sp. X3 및 Coraliomargarita akajimensis DSM 45221의 다섯 균주의 효소만이 보고되어 있다. Vibrio sp. PO-303유래의 GH118 family \( \beta \)-agarase는 neoagarodecaose (NA10) 보다 큰 것을 기질로 인식한다고 보고되었다. 현재, GH50, 86, 96, 118 families에는 agarase 효소들만 속하지만, GH16 family에는 \( \beta \)-agarase외에 caraggeenase, endo-1,3-\(\beta\)-D-glucanase 등이 속해 있고, 이들은 단백질의 접힘(folding) 구조가 서로 유사하다. 탄수화물을 분해하는 효소들은 carbohydrate-binding module (CBM)을 가지고 있는데, CBM은 다당류의 결정질(crystalline) 구조를 파괴하여 catalytic domain의 작용을 도와준다. Agarase는 CBM Family 6 (CBM6)과 CBM Family 13 (CBM13)을 가지고 있는데 이들은 agarase 이외에 cellulose, xylanase, glucanase, glycoside hydrolases 및 glycosyl-transferases 등에서도 발견된다. CBM 6을 가지는 agarase는 agarose 사슬의 비환원말단에 결합하여 첫 번째 이당류 단위만을 인식한다.</p><p>셋째, 세포에서의 위치에 따라서 분비형, 세포표면형, 세포질형 효소로 나눌 수 있다. 분비형은 배지상에서 한천고분자를 분해하여 한천올리고당이나 네오한천 올리고당을 형성하므로 효소의 존재를 육안으로 검출하기 용이하지만, 세포표면형은 검출이 용이하지 않고 이종 숙주에서의 생산의 경우에도 활성이 낮게 검출될 수 있다. 한편, 세포질형은 세포를 파쇄하기 전에는 검출이 용이하지 않으므로 agarase의 이종 숙주에서의 생산에서는 분비형 효소가 많이 이용된다.</p><p>마지막으로 기질의 종류(NA4, NA6, NA8, NA10 등)에 따라 분류할 수 있다. NA6의 NA4 단위를 인식하여 분해하지만 NA4는 분해하지 못하는 agarase, NA4 와 NA6 등의 기질에서 NA2 단위를 인식하고 NA2가 주산물인 agarase, 그리고 NA6 단위를 인식하지 못하는 agarase, NA10을 인식하지만 NA6와 NA8을 인식하지 못하는 agarase등이 있다. 이 분류법은 GH family 분류법과 일부 중복되는 경우가 있어 향후 추적이 필요할 것으로 판단된다.</p>