이전 연구에서 Streptomyces sp. M3 균주로부터 polyguluronate에 기질특이성을 가지는 알긴산분해효소를 cloning하고 활성을 연구하였다. 이번 연구에서는 pColdI vector에 들어있는 M3 알긴산분해효소 유전자를 돌연변이시켜 알긴산분해효소의 활성을 증진시키고자 하였으며, 점-돌연변이 또는 무작위-돌연변이 방법을 사용하여 돌연변이를 실시하였다. Ser25Arg, Phe99Leu, Asp142Asn, Val163Ala, Lys191Glu 및 Gly194Cys 등 6 종류의 돌연변이 단백질을 얻을 수 있었다. Phe99Leu 및 Lys191Glu 돌연변이 단백질은 알긴산을 분해하는 능력을 완전히 잃었으나 Gly194Cys 돌연변이 단백질의 활성은 원래 단백질에 비하여 10배 증가하였다. 또한 돌연변이된 M3 알긴산분해효소 단백질의 3차 구조는 Swiss-Model 자동모델러를 이용하여 생성하였으며 다른 알긴산분해효소의 결정구조와 비교하였다. 194 번째 아미노산인 글리신은 알긴산의 C-말단 보존서열인 YFKAGXYXQ의 Gly193과 Tyr195 사이에 위치한다. 이 연구에서 돌연변이된 글리신과 페닐알라닌 잔기들은 활성자리로부터 많이 떨어져있음에도 불구하고 돌연변이에 의하여 알긴산 분해활성이 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다.
A polyguluronate-specific lyase from Streptomyces sp. strain M3 has been previously cloned and characterized. In this study, the M3 alginate lyase gene in the pColdI vector was mutated by site-directed mutagenesis and random mutagenesis to enhance the alginate degrading activity. Six mutants were obtained: Ser25Arg, Phe99Leu, Asp142Asn, Val163Ala, Lys191Glu, and Gly194Cys. Phe99Leu and Lys191Glu mutants completely lost their alginate lyase activity, whereas the alginate degrading activity of Gly194Cys mutant increased by nearly 10 fold. The 3-D protein structure of M3 alginate lyase, which was constructed using the Swiss-Model automodeler, was also compared to the crystal structure of another alginate lyase. A mutated glycine residue was positioned between Gly193 and Tyr195 of the C-terminal conserved sequence, YFKAGXYXQ. A phenylalanine residue (at position 99) and a glycine residue (at position 194) mutated in this study were distant from the active site, but the degrading activity was strongly affected by their mutation.
