Endo-type xylanase which was originated from Bacillus sp. was purified and characterized. The molecular weight and pI value of this endoxylanase were 20.4 kDa and 10.6, respectively. The optimum temperature of enzyme reaction was 60℃ and optimum pH was 7. Because of high pI value, the net charge of this enzyme in pH 7 is positive. Therefore it was suspected that endoxylanase structure can be influenced by ions. Various salts were tested for the activity and stability of xylanase. As a result, not only the stability and but also the activity of endoxylanase (E.C 3.2.1.8) was affected by phosphate anion ($HPO_4^{2-}$). The $T_m$ value of xylanase increased up to 74.5℃ in the presence of 1.2 M $K_2HPO_4$. And the affinity toward substrate, xylan, increases along with $K_2HPO_4$ concentration. Xylanase activity was enhanced up to approximately 600 \% in the presence of 0.6 M $K_2HPO_4$. These seem to be resulted from the change of conformation by the binding of $HPO_4^{2-}$ ions at the surface of folded xylanase.
본 연구에서는 인산음이온(phosphate anion)이 Bacillus 속에서 유래된 endoxylanase의 활성과 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. Bacillus 속에서 유래된 endoxylanase(E.C 3.2.1.8)의 반응 최적온도와 반응 최적 pH는 각각 60℃, 7이었다. 그리고 isoelectric point(pl)는 10.6으로 상당히 높은 값을 지니고 있었다. 반응 최적 pH인 7에서 xylanase는 상당량의 positive charge를 띤 상태로 존재하게 된다. 그러므로 ion들에 의하여 이 Bacillus 속에서 유래한 xylanase가 영향을 받으리라는 것을 예상할 수 있었다. 여러가지 salt들을 가지고 xylanase의 활성과 안정성에 관한 영향을 조사하여 보았다. 그 결과 인산음이온($HPO_4^{2-}$을 지니고 있는 대부분의 salt들이 xylanase의 안정성뿐만 아니라 활성에도 지대한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 특히 $K_2HOP_4$는 xylanase의 활성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 인산음이온이 Bacillus 속에서 유래된 endoxylanase의 안정성과 활성에 미치는 영향을 각 part별로 살펴보았다. 먼저 안정성에 관한 영향은 1.2M의 $K_2HPO_4$를 xylanase의 용액에 첨가하였을 때, $T_m$ 값이 $K_2HPO_4$가 없었을 때의 대조구 60℃ 값에서 74.5℃ 까지 증가하였다. 활성에 관한 영향은 0.6M을 기점으로 최대 활성치(대조구보다 600% 증가)를 보이다가 다시 감소하는 현상을 보였다. 그리고 인산음이온 농도에 따른 반응 생성물은 HPLC 분석 결과 인산음이온이 증가될수록 효소와 기질의 친화도가 높아져 xylobiose로 주생산물이 전이됨을 알 수 있었다. 이는 인산음이온이 xylanase의 structure를 변화시켜서 효소의 기질에 대한 친화도나 최대반응속도를 변화시킨 것으로 보여진다. 인산음이온은 xylanase의 활성자리에 위치하는 결합에 관여하는 잔기들 뿐만아니라 활성에 관여하는 잔기들에게까지도 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
