Van, Trinh Thi Kim;Ryu, Soo-In;Lee, Kyung-Ju;Kim, Eun-Ju;Lee, Soo-Bok
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.17
no.5
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pp.792-799
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2007
A gene encoding a putative glycogen-debranching enzyme in Sulfolobus shibatae(abbreviated as SSGDE) was cloned and expressed in Escherichia coli. The recombinant enzyme was purified to homogeneity by heat treatment and Ni-NTA affinity chromatography. The recombinant SSGDE was extremely thermostable, with an optimal temperature at $85^{\circ}C$. The enzyme had an optimum pH of 5.5 and was highly stable from pH 4.5 to 6.5. The substrate specificity of SSGDE suggested that it possesses characteristics of both amylo-1,6-glucosidase and $\alpha$-1,4-glucanotransferase. SSGDE clearly hydrolyzed pullulan to maltotriose, and $6-O-\alpha-maltosyl-\beta-cyclodextrin(G2-\beta-CD)$ to maltose and $\beta$-cyclodextrin. At the same time, SSGDE transferred maltooligosyl residues to the maltooligosaccharides employed, and maltosyl residues to $G2-\beta-CD$. The enzyme preferentially hydrolyzed amylopectin, followed in a decreasing order by glycogen, pullulan, and amylose. Therefore, the present results suggest that the glycogen-debranching enzyme from S. shibatae may have industrial application for the efficient debranching and modification of starch to dextrins at a high temperature.
The debranching enzyme of Nostoc punctiforme (NPDE) is a novel enzyme that catalyzes the hydrolysis of $\alpha$-1,6-glycosidic linkages in starch, followed by the sequential hydrolysis of $\alpha$-1,4-glycosidic linkages. The debranching activity of NPDE is highly specific for branched chains with a degree of polymerization (DP)>8. Moreover, the rate of hydrolysis of $\alpha$-1,4-linkages by NPDE is greatly enhanced for maltooligosaccharides (MOs) with a DP>8. An analysis of reaction mixtures containing various starches revealed the accumulation of maltooctaose (G8) with glucose and maltose. Based on the novel enzymatic properties of NPDE, an MO mixture containing more than 60% G8 with yield of 18 g G8 for 100 g starch was prepared by the reaction of NPDE with soluble starch, followed by ethanol precipitation and gel permeation chromatography (GPC). The yield of the G8-rich mixture was significantly improved by the addition of isoamylase. In summary, a 4-step process for the production of a G8-rich mixture was developed involving the enzymatic hydrolysis of starch by NPDE.
Journal of The Korean Society of Inherited Metabolic disease
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v.6
no.1
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pp.15-23
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2006
Purpose: Glycogen storage disease type III (GSD-III), is a rare autosomal recessive disorder of glycogen metabolism. The affected enzyme is amylo-1,6-glucosidase, 4-alpha-glucanotransferase (AGL, glycogen debranching enzyme), which is responsible for the debranching of the glycogen molecule during catabolism. The disease has been demonstrated to show clinical and biochemical heterogeneity, reflecting the genotype-phenotype heterogeneity among different patients. In this study, we analyzed mutations of the AGL gene in three unrelated Korean GSD-III patients and discussed their clinical and laboratory implications. Methods: We studied three GSD-III patients and the clinical features were characterized. Sequence analysis of 35exons and part exon-intron boundaries of the AGLgene in patients were carried out by direct DNA sequencing method using genomic DNA isolated from patients' peripheral leukocytes. Results: The clinical features included hepatomegaly (in all patients), seizures (in patient 2), growth failure (in patients 1), hyperlipidemia (in patients 1 and 3), raised transaminases and creatinine kinase concentrations (in all patients) and mild EKG abnormalities (in patients 2). Liver transplantation was performed in patient 2due to progressive hepatic fibrosis. Administration of raw-corn-starch could maintain normoglycemia and improve the condition. DNA sequence analysis revealed mutations in 5 out of 6 alleles. Patient 1 was a compound heterozygote of c.1282 G>A (p.R428K) and c.1306delA (p.S603PfsX6), patient 2 with c.1510_1511insT (p.Y504LfsX10), and patient 3 with c.3416 T>C (p.L1139P) and c.l735+1 G>T (Y538_R578delfsX4) mutations. Except R428K mutation, 4 other mutations identified in3 patients were novel. Conclusion: GSD-III patients have variable phenotypic characteristics resembling GSD-Ia. The molecular defects in the AGL gene of Korean GSD-III patients were genetically heterogeneous.
Purpose : Glycogen storage disease type III (GSD-III) is a rare autosomal recessive disorder of glycogen metabolism. The affected enzyme, amylo-1,6-glucosidase, 4-alpha-glucanotransferase (AGL, glycogen debranching enzyme), is responsible for the debranching of the glycogen molecule during catabolism. The disease shows clinical and biochemical heterogeneity, reflecting genotype-phenotype heterogeneity among different patients. In this study, we aim at analyzing mutations of the AGL gene in three unrelated Korean GSD-III patients, and characterizing their clinical and laboratory findings. Methods : We characterized the clinical features of three unrelated Korean GSD-III patients by biochemical, histological and imaging studies. The 35 exons and part of exon-intron boundaries of AGL were analyzed by direct sequencing using genomic DNA extracted from the peripheral leukocytes of patients. Results : Diverse clinical features were observed in these patients including hepatomegaly (all patients), seizures (patient 2), grow th failure (patients 1 and 2), hyperlipidemia (patients 1 and 3), raised transaminase and creatine kinase concentrations (all patients), and mild cardiomyopathy (patient 2). Liver transplantation w as performed in patient 2 due to progressive hepatic fibrosis. A dministration of uncooked corn starch maintained normoglycemia and improved biochemical and growth profiles. DNA sequence analysis revealed mutations in 5 out of 6 alleles. Patient 1 was a compound heterozygote of c.1282 G>A (p.R428K) and c.1306delA (p.S603PfsX6), patient 2 had c.1510_1511insT (p.Y 504L fsX 10), and patient 3 had c.3416 T >C (p.L 1139P) and c.1735+1 G>T (p.Y 538_R578delfsX 4) mutations. A part from the p.R428K mutation, the 4 other substitutions identified w ere nov el. Conclusion : GSD-III patients display variable phenotypic characteristics resembling those of GSD-Ia. Molecular defects in the AGL gene of Korean GSD-III patients are genetically heterogeneous.
Objective: This study was aimed to explore the efficacy of combination of endo-xylanase (Xyn) and xylan-debranching enzymes (arabinofuranosidase, Afd and feruloyl esterase, FE) in improving utilization of bran in piglet diet. Methods: In vitro experiments were firstly conducted to examine the enzymological properties of Xyn, Afd, and FE, concurrent with their effect on degradation of arabinoxylan (Abx) in bran. In vivo experiment was then implemented by allocating two hundred and seventy 35-d-old postweaning piglets into 3 groups (6 replicates/group), which received bran-containing diet supplemented with Xyn (1,600 U/kg) or its combination with Afd (0.8 U/kg) and FE (4 U/kg) or without enzyme. Results: Both Xyn, Afd, and FE are relatively stable against the changes in temperature and pH value. Combining Xyn with Afd and FE had a superiority (p<0.05) over Xyn alone and its combination with Afd or FE in promoting (p<0.05) degradation of Abx in different brans. Combined treatment with Xyn, Afd, and FE was more beneficial than Xyn alone to induce increasing trends (p<0.10) of average daily gain, final body weight and feed efficiency of piglets fed bran-containing diet. Moreover, combination of Xyn, Afd, and FE showed advantages (p<0.05) over Xyn alone in causing reductions (p<0.05) in diarrhea rate and cecal pH value, concurrent with increases (p<0.05) in cecal and colonic acetic acid and total volatile fatty acid concentrations, as well as cecal butyric acid concentration of piglets fed bran-containing diet. Conclusion: Combining Xyn with Afd and FE was more beneficial than Xyn alone in promoting degradation of Abx in bran, along with growth performance and intestinal volatile fatty acid profile of piglets received bran-containing diet. Thereby, combination of Xyn, Afd, and FE had a superior efficacy relative to Xyn alone in improving application of cereal bran in piglet diet.
Journal of The Korean Society of Inherited Metabolic disease
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v.12
no.2
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pp.108-112
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2012
Glycogen storage disease type III (GSD type III, OMIM #232400) is a rare autosomal recessive disease caused by a deficiency of the glycogen-debranching enzyme (GDE) with a mutation in the AGL gene (OMIM *610860). It is known to be bifunctional enzyme, that is, having two independent catalytic activities; 1,4-${\alpha}$-D-glucan 4-${\alpha}$-D-glycosyltransferase (EC 2.4.1.25) and amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.33) that occur at separate active sites on a single polypeptide chain. Most patients with GSD type III usually have symptoms related to decreased glycogenolysis in liver and muscles, such as hepatomegaly, hypoglycemia, failure to thrive, hyperlipidemia, muscle weakness and cardiomyopathy (type IIIa), however some patients show symptoms restricted to liver (type IIIb). GSD type III is diagnosed by enzyme test through liver or muscle biopsy or mutation analysis of the AGL gene. We report the case of GSD type III proven by gene study after liver biopsy, which revealed c.476delA, c.3444_3445insA in exon 6, 27 of AGL gene in Korean patient.
α-Galactosidase is a debranching enzyme widely used in the food, feed, paper, and pharmaceuticals industries and plays an important role in hemicellulose degradation. Here, T26, an aerobic bacterial strain with thermostable α-galactosidase activity, was isolated from laboratory-preserved lignocellulolytic microbial consortium TMC7, and identified as Parageobacillus thermoglucosidasius. The α-galactosidase, called T26GAL and derived from the T26 culture supernatant, exhibited a maximum enzyme activity of 0.4976 IU/ml when cultured at 60℃ and 180 rpm for 2 days. Bioinformatics analysis revealed that the α-galactosidase T26GAL belongs to the GH36 family. Subsequently, the pET-26 vector was used for the heterologous expression of the T26 α-galactosidase gene in Escherichia coli BL21 (DE3). The optimum pH for α-galactosidase T26GAL was determined to be 8.0, while the optimum temperature was 60℃. In addition, T26GAL demonstrated a remarkable thermostability with more than 93% enzyme activity, even at a high temperature of 90℃. Furthermore, Ca2+ and Mg2+ promoted the activity of T26GAL while Zn2+ and Cu2+ inhibited it. The substrate specificity studies revealed that T26GAL efficiently degraded raffinose, stachyose, and guar gum, but not locust bean gum. This study thus facilitated the discovery of an effective heat-resistant α-galactosidase with potent industrial application. Meanwhile, as part of our research on lignocellulose degradation by a microbial consortium, the present work provides an important basis for encouraging further investigation into this enzyme complex.
Glycogen storage disease (GSD) is a group of inherited disorders, which result in the deficiency of enzymes involved in glycogen metabolism, leading to an accumulation of glycogen in various organs. Deficiency of amylo-1-6-glicosidase (debranching enzyme) causes glycogen storage disease type III (GSD III). The main problems that anesthesiologists face in patients with GSD III include hypoglycemia, muscle weakness, delayed awakening due to abnormal liver function, possible difficulty in airway, and cardiomyopathy. In the face of these difficulties, airway preparation and appropriate glucose monitoring and support during the fasting period are important. The doses of the drugs to be used should be calculated considering the increased volume of distribution and decreased metabolic activity of the liver. We present the case of a child with GSD IIIa who underwent dental prosedation under general anesthesia. She was also being prepared for liver transplantation. This case was additionally complicated by the patient's serious allergic reaction to eggs and milk.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.25
no.2
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pp.255-260
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1996
증편반죽의 발효에 따른 해면상의 조직(망상구조)형성능의 mechanism을 조사하기 위하여 반죽의 구성성분의 경시적 물성 및 효소(diastase 및 protease) 활성의 변화, 구성 전분 분획의 glucose chain length 변화 및 1% SDS에 의해서 용출되는 단백질 분획의 변화에 대해서 검토하였다. 발효가 진행됨에 따라 증편반죽의 pH는 감소한 반면 점성 및 부피는 발효경과 10시간가지 증가하다가 그 이후로는 약간 감소하는 경향을 보였다. 발효의 진행과 더불어 diastase의 활성은 증가하였으며, 쌀전분 분획 중 amylose의 함량은 약간 감소하였다. 그리고 전분분자의 $\alpha-1,6-glucoside$ 결합을 isoamylase(debranching enzyme)로 가수분해시킨 후 Sephadex G-75를 이용한 chromatogram 분석에 의하면 쌀가루 전분 분획과 증편반죽 전분 분획의 glucose chain length 분포는 거의 유사하지만 발효가 진행됨에 따라 중합도가 낮은 부분이 우선적으로 diastase의 작용을 받은 것이라고 생각되어진다. 한편, 발효가 진행된에 따라 protease의 활성은 증가하고 있었음에도 불구하고 증편반죽의 당에 의한 단백질 분획의 고분자화가 Suprose CL-12 column chromatogram 상에서 관찰되었는데, 이것은 아마도 발효과정 중 증편반죽에 공존하는 미생물들의 발효산물인 당질(gum질)을 매개로 한 단백질 분자의 회합에 의한 결과라고 생각되어진다. 따라서 이러한 결과를 미루어 볼 때 증편반죽의 망상구조 형성능은 발효과정 중 일어나는 당과 단백질간의 상호작용에 의한 결과라 생각되어진다.
The amylose content, based on iodine blue value, of eight rice cultivars decreased in order of Nampungbyeo>Whachungbyeo>Punchilmi>Nampung CB243>Whachung du-1>Nampung EM90>Whachungchalbyeo>shr. The amylopectin chain length distribution was obtained by enzyme treatments followed by high-performance size-exclusion chromatographic separation. Chain length distribution profiles of the isoamylase-debranched starches showed distinct patterns according to cultivars. Based on the sensory evaluation result of the bread prepared from gluten and rice flours of eight rice cultivars, chewiness of the product was related with the presence of amylose while the short-chain amylopectin fraction was contributed to the texture and overall quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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