BT분야 기술소개서338
BT- 건강기능식품
가야도모나스 주비니에게 G7 유래 신규
알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈 및 이의 이용
출 원 번 호 10-2016-0133438 출 원 일 자 2016-10-14
등 록 번 호 10-1919105 등 록 일 자 2018-11-09
출 원 인 명지대학교 산학협력단 대표발명자 홍순광
01
02
기술개요 및 대표도면
기술의 특징 및 효과
가야도모나스 주비니에게 G7으로부터 동정되어 이종균주에서
과발현이 가능하며 네오아가로올리고당의 비환원성 말단의 무
수갈락토오스를 분해하여 무수갈락토오스 분자와 비환원성 말
단의 무수갈락토오스가 제거된 형태의 홀수개 당분자로 구성
된 네오아가로올리고당을 생성할 수 있는 신규 알파-네오아가
로바이오스 하이드로레이즈 및 이를 이용하는 방법에 관한 기
술임
◆ 기술의 특징
• (목적)
① 해조류 유래 아가로올리고당을 특이적으로 분해하여 식품 산업에 유용한 네오아가로올리고당을
생산할 수 있는 효소인 가야도모나스 주비니에게 G7(Gayadomonas jubiniege G7) 균주로부터
유래한 신규한 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈를 제공하고자 함
② 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈를 생산하기 위한 재조합 벡터 및 형질 전환체를 제공하
고자 함
③ 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈의 대량생산 방법을 제공하고자 함
④ 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈를 이용한 무수갈락토오스, 갈락토오스 또는 비환원성
말단의 무수갈락토오스가 제거된 네오아가로올리고당의 생산방법을 제공하고자 함
• NABH-1 암호화 유전자 발현벡터 및 형질전환체 제작
① 가야도모나스 주비니에게 G7(Gayadomonas joobiniege G7)(KCTC23721) 게놈 DNA를 추
출하고 Forward primer (5′- ATCACTCATATGTCTGAAAAAAAATTAAGT-3′)(서열번호 3)와
Reverse primer (5′-CTCCACAGGATCCTTTATTTTTAGTTGGAG-3′)(서열번호 4)를 이용하여
PCR을 통해 359개의 아미노산으로 구성되는 NABH-1의 암호화부위(1,080bp)를 포함하는 DNA
단편(서열번호 5)을 증폭
[네오아가로올리고당의 분해 과정 모식도]
BT분야 기술소개서 339
03 기술·시장 동향
◆ 기술 동향
• 외국의 경우, 해조류를 이용한 올리고당의 생산에 관한 연구는 주로 일본을 중심으로 이루어져 왔음
• 해조류의 β-1, 4 결합 가수분해에 의해 얻어지는 neoagaro 올리고당은 (1) 전분노화의 억제 작용이 강
하고, (2) 난분해성으로 소화효소에 의해 분해되지 않으나 장내 유용 세균에 의해서 분해되며, (3) 가열
을 하면 정균작용을 나타내는 등 매우 유용한 물질이라고 보고되었으며, 이로 인해 일본에서는 agar를
• 증폭된 DNA단편을 NdeI-BamHI 제한효소로 이중절단하고 pET28a(+)의 NdeI-BamHI 제한효
소부위에 접합하여 네오아가로바이오스 하이드로레이즈 C-말단에 His-tag가 포함되어 발현되는
pET28a-NABH1(NABH-1 암호화 유전자 발현벡터)을 제작
• 제작된 pET28a-NABH1으로 E. coli ER2566를 형질전환하여 NABH-1을 생산하기 위한 형질전
환체(E. coliER2566/pET28a-NABH1)를 제작
◆ 기술의 효과
• 본 기술의 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈는 네오아가로바이오스를 갈락토오스와 무수
갈락토오스로 분해하는데 매우 효과적임
• 본 기술의 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈는 이종숙주세포를 사용한 과발현 시스템을 통
해 대량생산이 가능하고, 바이오매스로부터 당화를 통해 의약품 원료, 식품 원료를 생산하는 산업분
야에서 다른 효소들과 함께 매우 유용하게 사용 가능함
• 본 기술의 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈는 베타-아가레이즈에 의해 형성되며 짝수개의
당으로 구성된 네오아가로올리고당(네오아가로테트라오스, 네오아가로헥사오스 등)에 작용하여 비
환원성 말단의 무수갈락토오스 분자 1개 만을 제거함으로서, 홀수개의 당분자로 구성된 신규의 기
능성 네오아가로올리고당(네오아가로트리오스, 네오아가로펜타오스 등)을 제조할 수 있음
[네오아가로올리고당의 분해 과정 모식도]
[가야도모나스 주비니에게 균주의 게놈 DNA를 이용하여 PCR을 통해
수득한NABH-1 유전자 DNA 단편의 아가로스젤 전기영동 결과]
BT ( 건
강기
능식
품) 기
술소
개서
BT분야 기술소개서340
05 기존기술 대비 특·장점NABH-1은 네오아가로테트라오스 및 네오아가로헥사오스로부터 홀수개 당분자로 구성된 신규의 기능성
네오아가로올리고당(네오아가로트리오스, 네오아가로펜타오스 등)을 제조할 수 있음
분해하는 효소의 개발을 목적으로 활발한 연구를 진행하고 있음
• Agar 분해 세균에 관한 연구는 1902년에 H. H. Gram에 의해서 최초로 보고되었고, 1950년대 Agar
분해세균과 효소에 대해, 그리고 agar의 구조연구, 홍조류의 분류학적 연구,변패방지 연구를 시작으로
활발히 진행되면서 현재까지 이르고 있음
• Agar 분해 세균은 주로Pseudomonas atlantica, Pseudomonas gyotensis, Vibrio sp. 등이 보고되
었으며, agar 분해 효소는 β-agarase, neoagarotetrose hydrolase, neoagarobiose hydrolase, α
-agarase, agarotetrosehydrolase, agarobiose hydrolase 로 나눌 수 있으며, 이 중 β-agarase는 처
음 agarose에 효소작용을 시작하는 enzyme으로 neoagarohexaose나 neoagarotetraose를 주로 생
성하였음
• 현재까지 한천올리고당은 공통적으로 해조류의 β-결합을 분해하여 얻어지며, 이렇게 분해되어 여러 가
지의 기능을 갖게 되는 oligo당은 기능성 조재로 사용되어 왔으며, 따라서 대부분의 연구가 β-agarase
생산 및 이용에 집중 되어 왔음
• 최근, 해조류 올리고당의 신 기능성 제품화 예로, 일본의 Takara Bio Inc사에서[TaKaRa Agaoligo]
를 기능성 식품 소재로 일본 국내에 시판하고 있으며, 해조류올리고당의 항산화 작용, human cancer
cell line의 apoptosis 유도 작용, mouse를 이용한 발암 예방 작용,일산화탄소 생성효소 (hemo
oxygenase 1 (HO-1))의 발현 촉진효과로 인한 항산화 작용 및 항염증 작용이 있음을 발표하였음
◆ 시장 동향
• (세계 해조류 제품시장 규모 및 동향) 글로벌 시장분석 기관인 Research and Markets는 전 세계 해
조류 제품시장이 연평균 5%이상 성장하여 2023년에 약 447억 달러에 달할 것으로 추산
① 해조류의 주요 유용 성분은 오메가-3 지방산, 카라기난, 알긴산염, 한천, 베타카로틴 등으로 상품
성이 높음
② 해조류는 주로 기능성 식품, 의약품, 화장품, 페인트 및 착색제, 오염 정화제 등의 원료로 사용되
며, 향후 기능성 식품과 의약품 소재부문의 수요 증가로 해조류 시장의 확대 추세가 예상됨
• (주요 시장 이슈) 유럽은 현재 해조류 제품 최대 소비시장이나, 향후 북미가 최대 시장으로 성장할
것으로 예상됨
① 유럽시장은 주로 제약 및 호르몬 제제 산업의 원료로 해조류 소재가 사용되어 왔으며, 해조류 제
품 시장의 차기 주자로 예상되는 북미에서는 최근 해조류 연구개발 투자가 급성장했으며, 오메
가-3 성분 시장이 급부상하고 있음
② 세계 해조류 성분(ingredient)의 시장 점유율 기준으로는 북미(34%), 유럽(30%), 아시아태평양
(25%), 남미, 아프리카 순으로 분석됨
04 기술의 적용 분야 및 제품
◆ 적용 분야
•건강기능식품 소재 • 기능성식품 소재
BT분야 기술소개서 341
06 기술개발 상태
◆ TRL 단계
◆ 기술개발 주요 내용
• 우리나라 가야섬의 연안 바닷물에서 분리된 가야도모나스 주비니에게 G7(Gayadomonas
jubiniege G7) 균주로부터 신규한 알파-네오아가로바이오스 하이드로레이즈 및 이의 유전자를 동
정하고, 이의 재조합 효소를 대량생산할 수 있는 방법을 구축
• 생산된 효소를 이용하여 네오아가로올리고당을 분해함으로써 매우 유용한 당의 형태, 즉 갈락토오
스, 무수갈락토오스, 또는 비환원성 말단의 무수갈락토오스가 제거된 홀수개의 당으로 구성된 네오
아가로올리당 생산 확인
•패밀리 특허 목록
1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계
기초 이론/실험
실용목적아이디어특허 등
개념정립
실험실규모의
기본성능검증
실험실규모의
소재부품시스템
핵심성능평가
확정된소재부품시스템제작 및
성능평가
파일롯규모
시작품제작 및
성능평가
신뢰성평가 및
수요기업평가
시제품인증 및표준화
사업화
기초연구단계 실험 단계 시작품 단계 실용화 단계 사업화 단계
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기술이전 문의
대표 발명자 정보
주 소 경기도 용인시 처인구 명지로 116
전화번호 031-330-6875 담당자 이선영
이 메 일 [email protected]
출원번호 출원일 등록번호 등록일 발명의 명칭
10-2016-0143611 2016-10-31 10-1919104 2019-01-28가야도모나스 주비니에게 G7 유래 신규 베타-
아가레이즈 AgaJ9 및 이의 이용
10-2017-0047184 2017-04-12 10-1944857 2018-09-20가야도모나스 주비니에게 G7 유래 베타-아가
레이즈 AgaJ11 및 이의 이용
BT ( 건
강기
능식
품) 기
술소
개서
◆ 대표 발명자 정보 성 명Ⅰ홍순광 소 속Ⅰ명지대학교 자연과학대학
주요 연구개발 분야 ① 항생물질 및 생리활성 물질 생합성 ② 세포 분화 및 조절 ③ 세포의 신호전달기구 연구 ④ 생체기능을 이용한 생물전환 공정 연구
◆ 주요 연구 실적 • 특허 등록 : 가야도모나스 주비니엥게 G7 유래 베타-아가레이즈 AgaJ11 및 이의 이용 외 13건 (최근 3년) • 논문 실적 : Identification and biochemical characterization of a novel cold-adapted 1, 3--3,6-anhydro-l-galactosidase, Ahg786, from Gayadomonas joobiniege G7 외 14건 (최근 3년)