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Glutamate Decarboxylase (GAD)를 이용한 Gamma-Amino Butyric Acid (GABA) 생산 및 최적화

Effects and Optimization of Gamma-Amino Butyric Acid (GABA) Production Process using Glutamate Decarboxylase (GAD)

KSBB Journal, v.29 no.6, 2014년, pp.426 - 431  

김의진 (조선대학교 생명화학공학과) ,  이중헌 (조선대학교 생명화학공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

pH controlled batch reactor and bubble column reactors have been developed in this research. They were used to produce high concentration of GABA and to determine optimal pH for GABA production. Glutamate decarboxylase (GAD) was isolated from recombinant E. coli and used for GABA production from mon...

주제어

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문제 정의

  • 교반 속도가 GABA생산에 미치는 영향을 연구하였다. MSG 의 초기 주입량을 1.
  • 본 연구에서는 pH 제어 효소반응기를 이용한 GABA의 생성 공정을 연구하였다. GABA의 생성을 위해서 GAD를 이용한 효소반응 공정을 이용하였으며, 효소반응 공정을 최적화 한뒤 pH 제어기를 이용하여 자동 pH제어 공정을 확립하였다.
  • 본 연구에서는 재조합 E. coli에 의해 생산된 GAD를 활용하여 glutamate를 GABA로 전환하는 pH가 제어되는 회분식 효소 반응공정을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 GAD를 이용한 회분식 반응기의 pH, 온도, 교반 등의 운전조건을 각기 비교하여 단위시간당 GABA의 생산을 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 연구에 따르면 가바성 신경세포의 GABA결핍은 어떤 질병의 원인이 되는가? 4개의 탄소를 중심으로 구성되어 있는 비단백질 구성 아미노산인 GABA는 혈압강하 [1,2], 혈당강하 [3], 항암효과 [4] 등의 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 최근의 연구에서는 Alzheimer's disease [5], 불안장애 [6], 우울증 [7] 등의 질병이 가바성 신경세포 (GABAergic neurons)의 GABA결핍에 원인이 있는 것으로 보고되고 있다. 최근의 연구는 이러한 질병의 치료에 사용하기 위한 기능성 식품에 관심이 집중되고 있다.
GABA의 일반적인 합성 공정은 어떤 방식인가? 유산균을 이용한 GABA의 생산성의 한계를 극복하기 위하여 GABA의 생산능력을 보유한 재조합 미생물의 개발에 관한 연구 또한 진행되고 있다 [14-16]. 일반적으로 GABA를 합성하는 공정은 glutamic acid decarboxylase (GAD)를 이용 하여 glutamate를 탈 탄산화시켜 GABA로 만드는 과정이다. 이 전환반응은 보조인자인 prydoxal-5'-phosphate (PLP)를 필요로 하며, GAD는 65 kDa (GAD 65), 67 kDa (GAD 67) 두개의 isoform이 존재한다 [17-19].
본 연구에서 buffer의 양을 줄이고 pH를 유지해주는 자동화 장치를 사용한 이유는 무엇인가? 효소반응에서 buffer 용액을 사용하는 이유는 pH의 변화에 민감한 효소의 안정성을 유지하기 위함이며, GAD 반응처럼 pH의 조절이 필요한 반응의 경우 고농도의 GABA를 생산하는 경우 buffer용액의 농도는 더 높아진다. 이러한 buffer용액 농도의 상승은 자연히 염의 증가로 이어진다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 buffer의 양을 줄이고 자동으로 일정농도의 pH를 유지해주는 자동화 장치를 도입하여 pH변화에 따른 GABA의 생산성을 확인하였다.
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참고문헌 (27)

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