다기능 효소 CGTase가 전분 등의 기질에 작용하여 합성하는 CD는 식품, 의약, 농업, 화학공업 등 여러 분야에 응용이 가능한 화합물이지만, 생산단가가 높아 사용이 제한되어 있다. CD의 대량생산을 위해서는 반응 특이성과 활성이 증강된 CGTase의 확보가 먼저 필요하고, 이에 대한 여러 연구가 진행되고 있으며, 본 연구에서는 재조합 plasmid를 구축하고 효모에 형질전환시켜 발현 특성과 최적발현조건 등을 조사하였다.
<h1>서 론</h1> <p>Cyclodextrin glucanotransferase (CGTase; EC 2.4.1.19)는 전분이나 amylose, amylopectin, maltooligosaccharide 등의 기질에 작용하여 cyclodextrin (CD)을 합성한다. 이 효소는 분자내 당전이 반응인 cyclization 반응과 분자간 당전이 반응인 coupling 반응 및 disproportionation 반응을 매개하는 다기능 효소이다. 하지만 CGTase의 주작용온 CD 합성반응, 즉 coupling 반응으로 기질인 전분으로부터 포도당 6~8개가 \( \alpha\)-1, 4-glucoside 결합으로 환상 연결된 비환원성의 \( \alpha\)-, \( \beta\)-, \(\gamma \)-CD를 생산한다.</p> <p>CD의 화학적 구조는 안쪽에 동공(cavity)을 갖고 있으며 각 포도당의 외부로 노출되어 있는 C6 위치의 hydroxyl group이 친수성을 나타내는 반면, 내부는 수소결합과 ether 결합으로 인하여 소수성을 띄고 있다. 따라서 소수성 물질이 첨가되면 CD의 동공 내로 이 물질이 포접되어 복합체를 형성하여 포접된 물질을 보호하고 안정화시키는 역할을 한다. CD의 기능은 휘발성 물질의 불휘발화, 불안정한 화학물질의 안정화, 지방의 유화 및 기포형성능, 독성 및 자극성의 제거, 쓴 맛과 불쾌한 맛의 제거, 유체 및 건조가 어려운 물질의 고체화 및 분말화, 색소 및 색채의 안정화, 콜레스테롤의 제거 등 포접된 물질의 물리적, 화학적 성질 (용해도, 색, 맛, 향기 등)을 변화시킬 수 있다.</p> <p>이와 같이 CD는 식품, 의약, 농업, 화학공업 등 여러 분야에 응용이 가능한 화합물이지만, 아직은 생산단가가 높아 그 사용이 제한되어 있는 실정이다. 따라서 여러 가지 방법으로 효소의 생산성을 높여 단가를 낮추게 된다면, 그 수요와 응용 범위가 획기적으로 확대될 전망이다. 그러므로 CD의 대량생산을 위해서 반응 특이성과 활성이 증강된 CGTase의 확보와 이의 대량생산이 우선적으로 해결되어야 한다. 지금까지 많은 연구자들에 의해 CD생산의 고효율 · 고반응 특이성 · 내열성 CGTase를 생산하는 균주를 자연계에서 분리하거나, CGTase 유전자를 재조합하여 효소의 개량 · 개변 연구가 활발히 진행되고 있다. 그리고 최근에는 식품산업 소재로 이용될 수 있는 효소들의 유전자를 재조합하여 GRAS 미생물인 효모 Saccharomyces cerevisiae에서 발현시킴으로써 목적 단백질을 대량생산하거나 효소의 활성을 개량하려는 연구도 활발히 진행되고 있다.</p> <p>본 연구에서는 Bacillus macerans IAM 1243 유래의 CGTase 유전자를 효모 S. cerevisiae에서 발현할 수 있는 재조합 plasmid를 구축하고 이를 효모에 형질전환시켜 그 발현 특성과 최적발현조건 등을 조사하였다.</p>