Ferreira de Oliveira JMP, van Passel MWJ, Schaap PJ, and de Graaff LH. (2011)
Proteomic analysis of the secretory response of Aspergillus niger to D-maltose and D-xylose.
PLoS ONE 6:e20865.
: 사상성 곰팡이(filamentous fungi)는 생명공학산업에서 중요한 부분을 차지하고 있는 대사산물과 가수분해효소를 분비하는 주요 분비자(secretor)이며, 진균류에서 분비되는 가수분해효소들은 복잡한 구조로 이루어져 있는 식물의 세포벽을 분해하기 위한 방향으로 진화해왔다. 이러한 효소들은 여러 분야에 이용하기 위해 생화학적, 유전적 수준에서 광범위하게 연구되어 왔으며, 기존의 연구결과를 토대로 식품이나 사료 첨가물로 이용되거나, bioethanol 생산을 위한 식물의 biomass를 당화(saccharification)시키는 데 사용되었다. 일반적으로 곰팡이는 외부로 분비되는 효소에 의해 촉매되는 세포외부분해(extracellular digestion)를 통해 polysaccharide 기질을 이용하며, 주로 사상성 곰팡이인 Aspergillus niger (A. niger)의 단백질 분비에 대하여 개별 단백질, 유전체, 전사체 수준에서 연구 되어왔다. 본 연구에서는 A. niger를 D-sorbitol에서 배양하는 동안 세포외부 amylolytic, xylanolytic 효소의 유도인자로 소량의 D-maltose또는 D-xylose를 이용하였으며, 샷건 프로테오믹(shotgun proteomics) 방법으로 amylolytic, xylanolytic 효소가 유도되는 동안 세포배양액과 마이크로솜(microsome) 내의 단백질 변화량을 측정하였다. 그 결과 전체 102개의 분비 단백질과 1,126개의 마이크로솜 단백질이 발견되었다. 그리고, D-maltose 또는 D-xylose에 의한 유도과정으로 인하여, 마이크로솜 단백질뿐만 아니라, D-maltose에 의해서는 glucoamylase A가, D-xyanolytic에 의해서는 ß-xylosidase D의 양이 세포외부에서도 증가하였다. 그러나, D-sorbitol을 더 첨가한 경우는 D-xylose나 D-maltose의 첨가로 인한 변화와는 다르게 carbohydrate 촉매 효소의 발현에 아무런 영향을 주지 못했다. 이와 더불어, D-maltose의 유도로 인해 번역(e.g., Rpl15)과 소포수송(e.g., the endosomal-cargo receptor Erv14)에 관련되어 있는 마이크로솜 단백질들의 발현량이 증가 하였다. 이와 더불어, D-maltose 또는 D-xylose에 의해 유도된 단백질들이 마이크로솜과 세포외부에서도 발견되었다. 이번 연구를 통해 D-maltose와 D-xylose는 A. niger에서 특정 세포외부 단백질의 발현을 각각 유도한다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 A. niger와 같은 사상성곰팡이의 고수준의 분비능력에 관련된 메커니즘(mechanism)을 이해하는 데 많은 도움이 되었다.
