Abstract
In this study nitroreductase from Pseudomonas sp. HK-6 capable of degrading 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) was characterized. Through a series of purification process including ammonium sulfate precipitation, DEAE-sepharose, and Q-sepharose, three different fractions I, II, and III having the enzyme activity of NTRs whose molecular weights were approximately 27 kDa were detected in fractions from HK-6 cells. Specific activity of the three fractions were approximately 4.85 unit/mg, 5.47 unit/mg, and 5.01 unit/mg, and concentrated to 9.0-, 10.1-, and 9.3-fold compared to crude extract, respectively. The optimal pH and temperature for the three NTR fractions were approximately 7.5 and $30^{\circ}C$, respectively. Metal ions, $Ag^{＋}$ , $Cu^{ 2+}$, $Hg^{2＋}$ inhibited approximately 70% of enzymes activities of all NTR, while $Fe^{2＋}$ did not stimulate or inhibit the activities. Monitoring the effect of chemicals on the enzyme activity revealed that those NTR fractions lost enzyme activity in presence of $\beta$-mercaptoethanol, but were a little influenced by dithiothreitol, EDTA and NaCl. The three NTR fractions demonstrated enzyme activities for nitrobenzene and RDX as well as TNT.
균주 Pseudomonas sp. HK-6로부터 2,4,6-trinitrotoluene (TNT)의 대사 과정에서 유도되는 nitroreductase (NTR)를 분리 및 정제하여 다양한 특성조사를 실시하였다. NTR은 균주 HK-6의 세포추출물로부터 ammonium sulfate 침전, DEAE-sepharose, 그리고 Q-sepharose chromatography의 일련의 과정을 통하여 분리되었고, NTR의 활성을 가지는 세개의 다른 fractions를 확인하였다. 균주 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 비 활성은 각각 4.85 unit/mg, 5.47 unit/mg, 5.01 unit/mg으로 측정되었으며, 세포추출물에 비해 각각 9.0배, 10.1배, 9.3배 농축된 것으로 나타났다. SDS-PAGE에서 측정된 균주 HK-6의 NTR fractions I, II 그리고 III의 분자량은 모두 약 27 kDa으로 확인되었다. 정제된 NTR의 활성에 온도, pH, 금속 이온, 억제 물질의 효과와 기질 특이성 등에 대한 물리화학적 특성 조사를 실시하였다. 균주 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 적정온도는 $25～35^{\circ}C$ 확인되었고, 모두 $30^{\circ}C$에서 최대 활성을 나타내었으며, 이들 효소 활성의 적정 pH는 7.0～8.0이었고, 최적 pH는 7.5로 확인되었다. TNT에 대한 HK-6의 NTR fractions I, II, 그리고 III의 활성은 금속 이온 $Ag^{＋}$ , $Cu^{2＋}$ , 그리고 $Hg^{V}$ 에 의해서 약 70%이상 저해되었으며, $Mn^{2+}$ 또는 $Ca^{2＋}$ 에 의해서 약 20～50%로 활성이 억제되었다. 그러나 $Fe^{2＋}$ /첨가 시에는 효소의 활성에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. NTR의 활성에 대한 억제물질의 영향은 $\beta$-mercaptoethanol 첨가 시에 효소의 활성이 모두 억제되었고, dithiothreitol, EDTA, 그리고 NaCl 첨가시에도 활성이 감소하는 것으로 확인되었다. TNT와 그 유사기질을 이용하여 HK-6에서 분리된 NTR의 기질 특이성을 조사한 결과, TNT, nitrobenzene, 그리고 RDX에 대해서는 비교적 활성이 높게 나타났으나 2,6-DNT와 2,4-DNT에서는 낮은 활성을 나타내는 것으로 확인되었다.