The effect of various additives on the thermostability of Bacillus sp. cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) was investigated. CaCl$_2$, starch, and glycerol had a positive effect on the thermostability of the CGTase, which was very stable for 6 months with added starch (5%, w/v) and CaCl$_2$(0.05 M) at 30$^{\circ}C$.
Ethylene glycol, glycerol, sorbitol 그리고 sucrose가 Bacillus stearothermophilus가 생산하는 cyclodextrin glucanotransferase(CGYase)의 열안정성에 미치는 영향을 조사하였다. Glycerol, sorbitol 그리고 sucrose가 CGTase의 열안정성에 효과가 있었다. 이 효과는 첨가물의 농도와 밀접한 관계가 있었다. n-Butanol, 1,4-dioxane그리고 n-octane과 같은 유기 용매에서 CGTase의 열안정성을 조사하였다. 1,4-dioxane 과 n-octane은 CGTase의 열안정성을 증가시켰다. 특히, n-octane에서 CGTase를 $75^{\circ}C$에서 90분간 정치시킨 후에도 원래 효소활성의 81를 유지하였다.
Bacillus stearothermophilus의 mutant가 생산하는 cyclodextrin glucanotransferase(CGTase)를 affinity chromatography법을 이용하여 정제하였다. 이 CGTase의 회수율은 95%이었고 specific activity는 26.2U/mg protein에서 485.5U/mg protein으로 증가하였다. 정제된 CGTase는 SDS-polyacrylamide gel 전기영동 결과 단일 band로 나타났다. CGTase는 affinity chromatography를 이용하여 one-step으로 정제할 수 있었다.
Mechanism of the cyclodextrin (CD) production reaction by cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) using swollen extrusion starch as substrate was investigated emphasizing the structural features of starch granule. The degree of gelatinization was identified to be the most representative structural characteristic of swollen starch. The most suitable degree of gelatinization of swollen starch for CD production was around 63.52%. The structural transformation of starch granule during enzyme reaction was also followed by measuring the changes of the degree of gelatinization, microcrystallinity, and accessible and inaccessible portion to CGTase action of residual swollen starch. The adsorption phenomenon of CGTase to swollen starch was also examined under various conditions. The inhibition mechanism of CGTase by various CDs was identified to be competitive, most severely by a-CD. The mechanism elucidated will be used for development of a kinetic model describes CD production reaction in heterogeneous enzyme reaction system utilizing swollen extrusion starch.
The cyclodextrin glucanotransferase(CGTase) gene of Bacillus macerans was expressed in Saccharomyces cerevisiae and the recombinant CGTase was partially purified from the yeast culture supernatant. The optimal pH and temperature of the CGTase were found to be 6.0 and 5$0^{\circ}C$, respectively. The pH and temperature stabilities of the recombinant enzyme were significantly enhanced and the half life at 55$^{\circ}C$ was about 60 hr. When the recombinant CGTase was reacted with 5% soluble starch, the conversion yield of total cyclodextrin (CD) from starch was estimated to be 41% at 48 hr, whereas the wild type enzyme showed the yield of 12%. This improvement of conversion yield and thermal stability of CGTase may be useful for the development of low-cost CD production process.
Bacillus stearothermophilus가 생산하는 cyclodextrin glucanotransferase (CGTase)를 ammonium sulfate 법과 affinity chromatography법에 의해 정제하였다. 이 CGTase의 비활성은 11.5U/mg protein에서 33445.0U/mg protein으로 증가하였다. 이 효소의 분자량을 측정하기 위해 SDS-PAGE를 실시한 결과 분자량은 약 7,800이었다. 이 효소의 최적 pH와 온도는 각각 6.0과 $60^{\circ}C$이었다. 이 효소는 pH5.5와 10.0에서 안정하였다. 이 효소에 calcium ion을 첨가하였더니 열안정성이 증가하였다. 이 효소의 등전점은 약 4.8 이었다.
효모 S. cerevisiae에서 B. stearothermophilus 유래의 CGTase를 발현 생산하였으며, 분비, 생산된 단백질을 정제하여 그 특성을 조사하였다. 재조합 효모 S. cerevisiae 2805/pVT- CGTS가 생산하는 CGTase의 분자량은 효모에서 발현될 때 고당쇄가 부가되어 야생형의 68kDa에 비해 15-160% 증가된 약 78-178 kDa으로 나타났다. 효모 S. cerevisiae에서 발현된 CGTase의 효소반응 최적활성조건은 pH7.0, $65^{\circ}C$였고, 열안정성에 있어서 $75^{\circ}C$에서 약 90%의 잔존활성을 가질 정도로 내열성이 개선되었다. 효모 S. cerevisiae에서 발현된 CGTase는 5% soluble starch를 기질로 약 40.2%의 CD 전환율 및 3 : 6 : 1의 $\alpha$-, $\beta$-, ${\gamma}$-CD의 생산 비율을 나타내어 야생형과 별다른 변화가 없었다.
Cyclodextrin Glucanotransferase(EC 2.4.1.19 : 1,4-${\alpha}$-glucano) transferase, cyclizing; CGTase) can be separated and recovered in an aqueous two-phase system composed of poly(ethylene glycol)(PEG)/dextran and PEG/salt. In an aqueous two-phase system consisting of PEG 35000 (5%) and dextran T2000 (7%), all cell and debris were collected at the interphase. CGTase partitioned to the denser dextran phase at an yield of 83.4%. On the other hand, in an aqueous two-phase system consisting of PEG 35000 (10%) and sodium phosphate (15%), CGTase partitioned to the denser salt phase at an yield of 95.5%. In order to recover CGTase using an aqueous two-phase system, the PEG/salt system proved to be more efficient than the PEG/dextran system in terms of yield and cost.
An alkalophilic microorganism for overproduction of cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) was newly isolated from hot-water spring soil, and identified as Bacillus firmus var. alkalophilus H609. The strain maintained stability during preservation and cultivation for the enzyme production, and produced significant amount of CGTase corresponding to the volumetric activity of 75 units/mL at 37C, initial pH of 11.2, and after 40 hours. The strain excreted several different proteins showing CGTase activity that catalyzed the formation of mainly beta-and Gamma-type cyclodextrin (ratio of 7:1) from soluble starch without accumulation of alpha-type. Other enzymatic properties were also investigated.
Cyclodextrin glucanotransferase(CGTase) derived from Bacillus macerans was immobilized by (1) covalent linkage on chitosan and chitin with glutaraldehyde, (2) adsorption on DEAE-cellulose and Amberite IRA 900 after succinylation, and (3) entrapment on alginate and polyacrylamide by cross linking. Adsorption on Amberite IRA 900 and covalent linking on chitosan were identified to be the most suitable immobilization methods considering the yield of activity and stability of immobilized CGTase. The enzymatic properties of immobilized CGTase were investigated and compared with those of the soluble CGTase. Thermal stability of CGTase immobilized on chitosan was increased from 50 to $55^{\circ}C$, and the optimum temperature of CGTase immobilized on Amberite IRA 900 was shifted from 55 to $50^{\circ}C$. The effect of molecular size of soluble starch (substrate) on immobilized CGTase investigated using partially liquefied substrates with different dextrose equivalent(DE). Cyclodextrin(CD) conversion yield augmented according to the increase of DE level for immobilized CGTase on Amberite IRA 900. CD conversion yield of partially cyclized starch with soluble CGTase was higher compared with liquefied one with ${\alpha}-amylase$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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