• 미생물학회지
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• 제53권3호
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• pp.208-215
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• 2017

Streptococcus pyogenes ATCC 700294 유전체로부터 cyclomaltodextrinase (SPCD)로 예상되는 유전자를 발견하였다. SPCD는 총 567개의 아미노산으로 이루어진 66.8 kDa의 효소이며, 기존에 알려진 CDase 계열 효소들과 37% 미만의 아미노산 서열 상동성을 가진다. 본 연구에서는 SPCD 유전자를 클로닝하였으며, 대장균 내에서 카복시 말단에 6개의 histidine 잔기가 결합된 dimer 형태로 발현 및 정제되었다. SPCD는 pH 7.5, $45^{\circ}C$의 반응조건에서 최대의 활성을 나타내었으며, ${\beta}$-cyclodextrin, starch, maltotriose를 기질로 반응하여 maltose를 주산물로 생성하였다. 또한 pullulan을 panose 단위로 분해하며, acarbose를 glucose와 acarviosine-glucose로 가수분해하는 CDase 계열의 효소로 확인되었다. 그러나, SPCD는 다른 효소에 비해 저분자 소당류인 ${\beta}$-cyclodextrin에 대한 활성이 매우 높고, starch 및 pullulan과 같은 고분자 기질에 대해 매우 낮은 활성을 보였다. 또한 maltotriose 분해 활성이 매우 낮은 반면 acarbose에 대해 상대적으로 높은 가수분해 활성을 가지나, 당전이 활성은 매우 낮아 다른 CDase 계열 효소들과 구별된다.

• Food Science and Biotechnology
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• 제18권3호
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• pp.776-781
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• 2009

A putative cyclomaltodextrinase (BHCD) gene was found from the genome of Bacillus halodurans C-125, which encodes 578 amino acids with a predicted molecular mass of 67,279 Da. It shares 42-59% of amino acid sequence identity with common cyclomaltodextrinase (CDase)-family enzymes. The corresponding gene was cloned by polymerase chain reaction (PCR) and the dimeric enzyme with C-terminal 6-histidines was successfully overproduced and purified from recombinant Escherichia coli. BHCD showed the highest activity against ${\beta}-CD$ at pH 7.0 and $50^{\circ}C$. Due to its versatile hydrolysis and transglycosylation activities, BHCD has been confirmed as a member of CDases. However, BHCD can be distinguished from other typical CDases on the basis of its novel multisubstrate specificity. While typical CDases have over 10 times higher activity on ${\beta}-CD$ than starch or pullulan, the CD-hydrolyzing activity of BHCD is only 2.3 times higher than pullulan. In particular, it showed significantly higher activity ratio of maltotriose to acarbose than other common CDase-family enzymes.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권3호
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• pp.363-369
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• 2016

Listeria innocua ATCC 33090 유전체로부터 maltose/maltodextrin 이용과 관련한 유전자 클러스터를 발견하였으며, 그로부터 cyclomaltodextrinase (LICD)로 예상되는 유전자를 클로닝하고, 대장균 내에서 발현하였다. LICD는 총 591개의 아미노산으로 이루어진 68.6 kDa 크기의 효소이며, 일반적인 CDase 계열 효소들과 39−58%의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. 재조합 LICD는 37℃, pH 7.0의 조건에서 최대 활성을 나타내었으며, cyclodextrin, starch, maltotriose에 작용하여 주로 maltose를 생성하였다. 또한 pullulan을 분해하여 panose를, 그리고 acarbose를 분해하여 glucose와 acarviosine-glucose를 생성하는 전형적인 CDase 계열 효소임을 확인하였다. 그러나, starch 및 pullulan과 같은 고분자기질 대비 cyclodextrin 및 maltotriose의 저분자 소당류에 대해 상대적으로 높은 활성을 나타내며, acarbose 분해 활성이 매우 낮아 다른 효소들과 차별성을 가진다. 또한 LICD는 acarbose 공여체를 가수분해하여 수용체에 전이하는 당전이 활성을 보였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제28권4호
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• pp.219-222
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• 2000

To produce and utilize microbial cyclomaltodextrinase being industrially useful, we isolated an alkalophilic Bacillus strain from soil which was capable of degrading cyclodextrins. The newly isolated strain was aerobic, gram-positive, spore-forming, motile, rod shape(0.2~0.4$\times$1.4~4.4 $\mu\textrm{m}$), and 35.8 mol% of DNA base composition. Based on its morphological, phisiological, and biochemical properties, it was identified as alkalophilic Bacillus sp. KJ-133 and cultivated well in the ranges of $30~40^{\circ}C$ and pH 8.0~9.0 . The cyclomaltodextrinase of the strain showed maximal production after 48h of cultivation at $37^{\circ}C$, and the activity was inhibited by Ag2+, Hg2+, Cu2+, and p-chloromercuribenzoate.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권4호
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• pp.712-715
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• 2001

A new combined method including the enzymatic hydrolysis of $\beta$-cyclodextrin ($\beta$-CD) and solvent extraction fo cholesterol from the hydrolyzed mixture was developed to recover cholesterol from a $\beta$-CD-cholesterol complex prepared from dairy products, such as cream, milk, and cheese. Cyclomaltodextrinase (cyclomatodextrin dextrin hydrolase, EC 3.2.1.54, DCase_ prepared form alkalophilic Bacillus sp. KJ 133 hydrolyzed the $\beta$-DC of the $\beta$-CD-cholesterol complex, and then, free cholesterol was efficiently extracted from the hydrolyzed mixture by a nonpolar solvent such as ethyl acetate. To increase the stability of free CDase, immobilized CDase was developed using sodium alginate as a carrier. The immobilized CDase showed a high recovery yield of cholesterol in a time-dependent manner compared to the free CDase. A gas chromatography analysis showed that more than 70% of cholesterol was recovered from the $\beta$-DC-cholesterol complex of cream by the immobilized CDase, whereas only 3% and 29% of cholesterol were recovered when the solvent extraction and free CDase treatment were used, respectively. The cholesterol recovered can be used as a raw material for steroid synthesis. Furthermore, this method can be an efficient way to recover cholesterol or other organic compounds that are bound in a $\beta$ -DC-cholesterol or -organic compound complex.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권4호
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• pp.391-397
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• 2013

본 연구에서 584개의 아미노산(68.7 kDa)으로 구성된 cyclomaltodextrinase (LLCD)의 유전자를 Lactococcus lactis subsp. lactis KCTC 3769 (ATCC 19435)로부터 클로닝하였다. LLCD는 일반적인 CDase 계열 효소들과 약 40% 전후의 아미노산 서열 상동성을 나타내었다. C-말단에 6개의 히스티딘 잔기를 가진 재조합 효소는 dimer의 형태로 대장균에서 발현되고 정제되었다. LLCD는 pH 7.0 및 $37^{\circ}C$에서 최대의 ${\beta}$-CD 가수분해 활성을 나타내었다. 특히, 이 효소는 starch 및 pullulan에 대해 극히 낮은 활성을 보였으나, 반면에 CD에 대한 가수분해 활성은 starch에 비해 약 80배 이상 높았다. 이처럼 높은 CD에 대한 활성을 근거로 LLCD는 CDase 계열 효소로 분류될 수 있으나, starch, pullulan, 그리고 acarbose에 대한 매우 낮은 활성은 다른 유사효소와 비교하여 차별화되는 특징이다.

• Food Science and Biotechnology
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• 제15권6호
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• pp.967-974
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• 2006

Cyclomaltodextrinases (CDases), maitogenic amylases, and neopullulanases share highly conserved primary structures and similar characteristics, and are thus classified into the same family. BLAST search has showed that a variety of bacterial strains harbor putative CDase family genes with several well-conserved motif amino acid sequences. In this study, four degenerate polymerase chain reaction (PCR) primer sets were designed for the detection of CDase genes, on the basis of their highly conserved amino acid blocks (WYQIFP, DGWRLD, LGSHDT, and KCMVW). The PCR detection conditions were optimized and the detection specificity of each for the primer sets was tested against the genomic DNAs isolated from 23 different Bacillus-associated species. Consequently, all tested primer sets evidenced successful amplification of specific PCR products in length, which share 55-98% amino acid sequence identity with known and putative CDases. The primers developed herein, therefore, can be applied for the easy and efficient detection and isolation of CDase family genes for the modification of functional food carbohydrates.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권8호
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• pp.1060-1069
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• 2013

Genome organization near cyclomaltodextrinases (CDases) was analyzed and compared for four different hyperthermophilic archaea: Thermococcus, Pyrococcus, Staphylothermus, and Thermofilum. A gene (CL1_0884) encoding a putative CDase from Thermococcus sp. CL1 (tccd) was cloned and expressed in Escherichia coli. TcCD was confirmed to be highly thermostable, with optimal activity at $85^{\circ}C$. The melting temperature of TcCD was determined to be $93^{\circ}C$ by both differential scanning calorimetry and differential scanning fluorimetry. A size-exclusion chromatography experiment showed that TcCD exists as a monomer. TcCD preferentially hydrolyzed ${\alpha}$-cyclodextrin (${\alpha}$-CD), and at the initial stage catalyzed a ring-opening reaction by cleaving one ${\alpha}$-1,4-glycosidic linkage of the CD ring to produce the corresponding single maltooligosaccharide. Furthermore, TcCD could hydrolyze branched CDs (G1-${\alpha}$-CD, G1-${\beta}$-CD, and G2-${\beta}$-CD) to yield significant amounts (45%, 40%, and 46%) of isomaltooligosaccharides (panose and $6^2$-${\alpha}$-maltosylmaltose) in addition to glucose and maltose. This enzyme is one of the most thermostable maltogenic amylases reported, and might be of potential value in the production of isomaltooligosaccharides in the food industry.

• 미생물과산업
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• 제27권1호
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• pp.2-17
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• 2001

Cyclomaltodextrinase(CDase, EC 3.2.1.54), maltogenic amylase(EC 3.2.1.133). neopullulanase(EC 3.2.1.135)는 cyclomaltodextrin(CD), pullulan 및 전분을 가수분해하는 효소들이다. 이 효소들은 $\alpha$-1,4-Ο-glycosidic 결합에 작용하여 CD와 전분을 말토오스로 pullulan을 panose로 가수분해할 뿐만 아니라 올리고당들을 다양한 당 수용체 분자들의 C-3, C-4. C-6 수산기로 전이시키는 활성도 갖고 있다. 이러한 특성들은 기존의 $\alpha$-amylase를 비롯한 판수화물 분해효소들과 뚜렷이 구별되는 것으로 전분 분해효소들의 분류체계에 새로운 기준점을 제시한다고 하겠다. 본 총설에서는 CDase, maltogenic amylase, neopullulanase처럼 pullulan이나 전분보다 CD를 훨씬 더 잘 분해하는 효소들과 Thermoactinomyces vulgaris amylase II(TVA II)처럼 CD를 분해하기는 하나 pullulan을 더 잘 분해하는 효소들의 생화학적, 효소적, 구조적 특성들을 종합하여 소개하고자 하였다. 이 효소들은 40~60% 정도로 아미노산 서열이 동일하고, 세포 내에 존재하며, 분자량이 62~90 kDa로 $\alpha$-amylase보다 다소 크다. 아미노산 서열 비교분석 및 maltogenic amylase와 TVA II 등의 3차구조 분석 결과, 이 효소들은 아미노 말단에 보통 $\alpha$-amylase에는 존재하지 않는 약 130개 아미노산으로된 영역을 갖고 있어 이를 매개로 이합체를 형성할 수 있는 것으로 나타났다. 이합체-단위체 평형은 염 농도, 효소 농도, 산도 등에 의해 조절되고 단위체와 이합체 모두 효소환성을 갖고 있으나, 기질 특이성이 다르며 단위체는 전분을, 이합체는 CD를 선호하는데 이는 이합체 형성 시 활성부위의 구조적 변화에 따른 것으로 분석되었다. 본 총설에서는 CD 분해효소들의 다양한 기질 특이성을 올리고머 형성 등의 구조적 특성과 관련하여 논함으로써 관련 효소들의 분류체계를 보다 명확히 할 수 있는 자료를 제공하고자 하였으며, 이러한 효소들의 생리적 기능 및 산업적 이용에 대해 제안하고자 하였다.