• Food Science and Biotechnology
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• v.15 no.6
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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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• v.23 no.8
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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.

• The Microorganisms and Industry
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• v.27 no.1
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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.