[논문]재조합 대장균의 고농도 배양과 유도조건 최적화를 통한 Bacillus 유래 esterase의 생산

강승훈; 민병혁; 최홍열; 김동일

doi:10.4014/mbl.1703.03002

재조합 대장균의 고농도 배양과 유도조건 최적화를 통한 Bacillus 유래 esterase의 생산
Optimization of Induction Conditions for Bacillus-derived Esterase Production by High-cell Density Fermentation of Recombinant Escherichia coli 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.45 no.2, 2017년, pp.149 - 154

강승훈 (인하대학교 생명공학과) , 민병혁 (인하대학교 생명공학과) , 최홍열 (인하대학교 생명공학과) , 김동일 (인하대학교 생명공학과)

초록
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본 연구에서는 Bacillus 유래 esterase를 생산할 수 있는 재조합 대장균을 사용하여 유가식 배양을 이용한 고농도 균체 배양을 통해 esterase 생산성을 극대화하고자 하였다. 유가식 배양 중 순수 산소의 공급을 통해 용존산소를 30% 이상 유지한 경우와 포도당농도를 1 g/l 이상 유지한 경우 각각 $OD_{600}$ 76 (35.8 g/l DCW)과 $OD_{600}$ 90 (42.4 g/l DCW)까지 균체량을 증가시킬 수 있었다. 포도당의 공급에도 불구하고 배양 후반에 세포의 성장이 정체되는 현상을 극복하기 위해 yeast extract가 강화된 추가 배지의 공급을 시도하였으며, 그 결과 $OD_{600}$ 185 (87.3 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. 단백질 생산 수율의 향상을 위해 성장 시기에 따라 induction에 의한 세포 성장과 esterase 생산성을 평가하였고, 그 결과 대수 성장기 후반에 induction을 유도한 경우 세포 성장 측면에서는 최대 $OD_{600}$ 190(89 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. Esterase 생산성 측면에서는 대수 성장기 초반에 induction 을 유도한 경우에 비해 최대 5.8배 생산성이 증가됨을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 순수산소와 질소원의 공급을 통해 확립된 대장균 고밀도 배양방법을 기초로 IPTG 유도시간을 최적화 함으로써 Bacillus 유래 esterase의 최대 생산성을 확보할 수 있는 배양방법을 확립하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

To increase the efficiency of esterase production by Bacillus, high cell-density culture of recombinant Escherichia coli through fed batch fermentation was tested. Cells were cultured to $OD_{600}$ of 76 (35.8 g/l DCW) with dissolved oxygen level controlled to least above 30% air saturation by supplying pure oxygen. Cells were cultured to an $OD_{600}$ of 90 (42.4 g/l DCW) with glucose feeding controlled to at least 1 g/l. However, the cells reached stationary phase at the late stage of culture, despite glucose being supplied. Cells were cultured to an $OD_{600}$ of 185 (87.3 g/l DCW) by supplying additional medium with fortified yeast extract. To increase the productivity of the recombinant protein, cell growth and esterase productivity based on induction time were evaluated. Late exponential phase induction for esterase production in fed batch fermentation resulted in maximum optical density $OD_{600}$ of 190 (89 g/l DCW) and maximum esterase activity of 1745 U/l, corresponding to a 5.8-fold enhancement in esterase production, compared to the early exponential phase induction. In this study, we established fermentation methods for achieving maximum production of Bacillus-derived esterase by optimizing IPTG induction time in high-cell density culture by supplying pure oxygen and a nitrogen source.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

8배 생산성이 증가됨을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 순수산소와 질소원의 공급을 통해 확립된 대장균 고밀도 배양방법을 기초로 IPTG유도시간을 최적화 함으로써 Bacillus 유래 esterase의 최대생산성을 확보할 수 있는 배양방법을 확립하였다.
따라서, 본 연구에서는 유가식 배양에서 Bacillus 유래 esterase를 발현할 수 있는 재조합 대장균의 고농도 배양을 위해, 용존산소 농도 및 포도당 공급 조절과 추가 배지 조성의 강화를 시도하였다. 추가적으로 단백질 발현 시기의 조절에 따른 esterase 생산성 평가를 통해 최적 induction 시기를 확인하여 최대 esterase 생산성을 갖는 배양 조건을 확립하고자 하였다.
본 연구에서는 Bacillus 유래 esterase를 생산할 수 있는 재조합 대장균을 사용하여 유가식 배양을 이용한 고농도 균체 배양을 통해 esterase 생산성을 극대화하고자 하였다. 유가식 배양 중 순수 산소의 공급을 통해 용존산소를 30% 이상 유지한 경우와 포도당농도를 1 g/l 이상 유지한 경우 각각 OD₆₀₀ 76 (35.
따라서 목적단백질의 생산을 위한 induction 시기는 세포의 성장 시기와 농도를 고려하여 결정되어야 하며, 최대의 생산성을 확보할 수 있는 적절한 시기에 이루어져야 한다. 본 연구에서는 앞서 확립된 고농도 배양이 가능한 유가식 배양 조건을 기반으로 최적의 IPTG induction 시기를 결정하기 위해 세포의 지수 성장기초기, 중기, 후기에 해당하는 3 h, 9 h, 12 h에 IPTG induction을 진행하여 발현 유도 시기에 따른 세포의 성장과 esterase 생산성을 확인하였다.
따라서, 본 연구에서는 유가식 배양에서 Bacillus 유래 esterase를 발현할 수 있는 재조합 대장균의 고농도 배양을 위해, 용존산소 농도 및 포도당 공급 조절과 추가 배지 조성의 강화를 시도하였다. 추가적으로 단백질 발현 시기의 조절에 따른 esterase 생산성 평가를 통해 최적 induction 시기를 확인하여 최대 esterase 생산성을 갖는 배양 조건을 확립하고자 하였다.

제안 방법

Esterase의 발현을 위해 IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside)를 1 mM로첨가하여 induction하였다.
Induction에 의해 대장균 세포 내에서 발현된 esterase activity 측정을 위해 세포를 OD600 5로 희석한 후 그 중 200 μl를 취하여 원심분리 한 후 상등액을 제거하고, ethanol과 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.8)가 각각 4:95의 비율로 혼합된 reaction buffer 500 μl를 첨가하였다.
균체량의 측정은 spectrophotometer (Agilent 8453, Agilent Technologies, USA)을 사용하여 OD₆₀₀에서의 흡광도를 측정하였고, 흡광도와 건조 균체량의 표준곡선에 의해 결정하였다. 흡광도와 건조 균체량의 표준곡선을 구하기 위해 대장균 배양액을 LB 배지를 사용하여 단계적으로 희석한 후 각각의 흡광도를 측정하였고, 8,000 ×g에서 15분간 원심분리 후 침전된 균체를 80℃ dry oven에서 24시간 건조시켜 건조중량을 측정하였다.
coli 고농도 배양을 위해서는 당 공급 속도의 조절이 필수적이다[24]. 따라서 배양 중 포도당 농도를 확인하여 포도당 농도가 1 g/l 이하가 되도록 공급속도를 조절하여 배양을 진행하였다. 포도당 공급 조절을 통해 얻은 최대 OD₆₀₀은 90 (42.
다른 연구의 경우에도 yeast extract의 첨가를 통한 질소원의 공급이 세포의 생장을 향상시키고, 외래 단백질 생산성을 높였다는 결과가 보고된 바 있다[25]. 따라서 배양 후반의 생장 저하를 극복하기 위해 본배양 배지의 yeast extract 농도를 2 g/l에서 20 g/l로 강화하였고, feeding media에도 20 g/l의 yeast extract를 첨가하여 배양을 진행하였다. Yeast extract의 강화에 의해 확인된 최대 세포성장은 OD₆₀₀185 (87.
효소의 활성 측정은 효소반응을 통해 생성된 산물인pNP (p-nitrophenol)의 표준곡선을 통해, 1분당 1 μmole의 pNP를 생성하는 효소활성을 1 unit으로 정의하였다. 발효 부피 당 esterase의 생산성은 시간별로 측정된 세포 중량당 esterase의 활성값에 해당 시점의 세포 농도를 반영하여 산출하였다.
배양 후반 세포 생장의 정체를 극복하기 위해 공급배지의 yeast extract를 강화하여 배양을 진행하였고, 공급배지로 사용된 yeast extract 성분이 배양 후반에 필요한 당 이외의 영양원으로 사용되어 세포 성장을 극대화 시킬 수 있기를 기대하였다. 다른 연구의 경우에도 yeast extract의 첨가를 통한 질소원의 공급이 세포의 생장을 향상시키고, 외래 단백질 생산성을 높였다는 결과가 보고된 바 있다[25].
흡광도와 건조 균체량의 표준곡선을 구하기 위해 대장균 배양액을 LB 배지를 사용하여 단계적으로 희석한 후 각각의 흡광도를 측정하였고, 8,000 ×g에서 15분간 원심분리 후 침전된 균체를 80℃ dry oven에서 24시간 건조시켜 건조중량을 측정하였다. 배양액 내의 glucose는 glucose analyzer(YSI2000 select, USA)를 사용하여 측정하였다.
유가식 배양을 위해 30분 마다 포도당 농도를 확인하고 포도당 농도가 1 g/l 이하를 유지하도록 feeding 배지의 공급속도를 조절하였다. 본배양 중 pH의 조절은 암모니아수(28%)를 사용하였고, 배양 중 발생하는 foam의 제거를 위해 antifoam A (Sigma, USA)와 Adecanol LG 109 (Asahi Denka, Japan)를 첨가하였다. Esterase의 발현을 위해 IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside)를 1 mM로첨가하여 induction하였다.
본배양을 위해 5-L fermentor (Kobiotech, Korea)에 2 L의 working volume으로 배지를 준비한 후 2차 종배양액을 5% (v/v)로 접종하였다. 본배양을 위한 발효기 운전 조건은 37℃, 통기속도 4 vvm, 교반속도 600 rpm을 유지하였으며, 산소농도가 감소하는 시점에서 교반속도를 800 rpm까지 단계적으로 증가시킨 후 100% 산소를 간헐적으로 공급하여 30% 이상의 산소 농도가 유지되도록 설정하였다. 유가식 배양을 위해 30분 마다 포도당 농도를 확인하고 포도당 농도가 1 g/l 이하를 유지하도록 feeding 배지의 공급속도를 조절하였다.
세포농도가 증가함에 따라 나타나는 산소 고갈의 문제를 해결하기 위해 교반속도 600 rpm, 통기속도 4 vvm의 발효 조건을 기반으로 추가적으로 순수 산소를 solenoid valve와 연결하여 배양액 중 용존산소 농도를 air saturated condition의 30% 이상으로 유지하여 세포 성장을 비교하였다(Fig. 1).
세포의 배양 조건은 앞서 확립된 고농도 세포 배양을 위한 유가식 배양 조건을 기초로 진행하였고, 1 mM의 IPTG를 첨가하여 induction을 시도하였다.
본배양을 위한 발효기 운전 조건은 37℃, 통기속도 4 vvm, 교반속도 600 rpm을 유지하였으며, 산소농도가 감소하는 시점에서 교반속도를 800 rpm까지 단계적으로 증가시킨 후 100% 산소를 간헐적으로 공급하여 30% 이상의 산소 농도가 유지되도록 설정하였다. 유가식 배양을 위해 30분 마다 포도당 농도를 확인하고 포도당 농도가 1 g/l 이하를 유지하도록 feeding 배지의 공급속도를 조절하였다. 본배양 중 pH의 조절은 암모니아수(28%)를 사용하였고, 배양 중 발생하는 foam의 제거를 위해 antifoam A (Sigma, USA)와 Adecanol LG 109 (Asahi Denka, Japan)를 첨가하였다.
질소원의 강화를 목적으로 사용된 강화배지(fortified medium)의 조성은 기본 배지 조성을 기반으로 yeast extract의 농도를 2 g/l에서 20 g/l로 상향 조절하였으며, 추가 기질공급 배지는 glucose 500 g/l, MgSO4· 7H2O 15 g/l, yeast extract 20 g/l를 사용하였다.
효소의 활성 측정은 효소반응을 통해 생성된 산물인pNP (p-nitrophenol)의 표준곡선을 통해, 1분당 1 μmole의 pNP를 생성하는 효소활성을 1 unit으로 정의하였다.
흡광도와 건조 균체량의 표준곡선을 구하기 위해 대장균 배양액을 LB 배지를 사용하여 단계적으로 희석한 후 각각의 흡광도를 측정하였고, 8,000 ×g에서 15분간 원심분리 후 침전된 균체를 80℃ dry oven에서 24시간 건조시켜 건조중량을 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에는 E. coli BL21/pET24b를 기반으로 Bacillus pumilus 유래의 esterase (DQ339137.1)가 cloning된 균주를 보령제약 중앙연구소로부터 분양받아 사용하였다. 종배양 발효는 LB 배지를 사용하였으며, 본배양 발효를 위한 기본 배지(substrate medium) 조성은 (NH₄)₂HPO₄ 2 g/l, KH₂PO₄ 6.
종배양 발효는 LB 배지를 사용하였으며, 본배양 발효를 위한 기본 배지(substrate medium) 조성은 (NH4)2HPO4 2 g/l, KH2PO4 6.75 g/l, Citric acid 0.85 g/l, MgSO4·7H2O 0.7 g/l,Glucose 10 g/l, Yeast extract 2 g/l, trace metal solution 5 ml (FeSO4· 7H2O 10 g/l, ZnSO4· 7H2O 2.25 g/l, CuSO4·5H2O 1 g/l, MnSO4·5H2O 0.5 g/l, Na2B4O7·10H2O 0.23 g/l, CaCl2· 2H2O 2 g/l)이며, 추가 기질 공급 배지는 glucose 500 g/l, MgSO4· 7H2O 15 g/l, yeast extract 2 g/l를 사용하였다.

성능/효과

단백질 생산 수율의 향상을 위해 성장 시기에 따라 induction에 의한 세포 성장과 esterase 생산성을 평가하였고, 그 결과 대수 성장기 후반에 induction을 유도한 경우 세포 성장 측면에서는 최대 OD₆₀₀ 190(89 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. Esterase 생산성 측면에서는 대수 성장기 초반에 induction을 유도한 경우에 비해 최대 5.8배 생산성이 증가됨을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 순수산소와 질소원의 공급을 통해 확립된 대장균 고밀도 배양방법을 기초로 IPTG유도시간을 최적화 함으로써 Bacillus 유래 esterase의 최대생산성을 확보할 수 있는 배양방법을 확립하였다.
Induction 이후 시간에 따른 esterase의 상대 활성 변화를 확인한 결과, 지수성장기 초기에 induction을 유도한 경우 4시간에 26.8 mU/g DCW로 esterase의 단위 세포당 활성이 증가하였으나, 배양 시간이 길어질수록 점차 감소하는 경향을 보였다(Fig. 4A). 그러나 배양 후반 induction에 의해 정체되었던 세포의 성장이 다시 개시되었음에도 불구하고, 단위 세포당 esterase 활성은 오히려 감소하는 것을 확인 할 수 있었다(Fig.
Yeast extract의 강화에 의해 확인된 최대 세포성장은 OD600 185 (87.3 g/l DCW)로서 포도당 농도의 조절을 통해 얻은 세포성장에 비해 세포 농도가 2배 이상 증가할 뿐만 아니라 지수성장기의 비성장속도 역시도 0.759 h-1에서 1.146 h-1로 증가함을 확인할 수 있었다(Fig. 2).
선행연구에서 회분식 배양에서의 대장균 발현 시스템을 사용한 재조합 EcoRI 단백질의 발현 유도에 있어서 지수성장의 중간 시점에서 1 mM의 IPTG를 사용한 조건이 최적 생산성을 나타내는 것으로 확인하였다[27]. 그러나 본 연구에서 적용한 유가식 배양조건에서는 지수성장기 후반에 induction을 하는 경우 최대 생산성을 갖는 것으로 확인되었고, 이는 유가식 배양을 통한 고농도 배양에 있어서 균체량의 증가가 재조합 단백질의 생산성에 중요한 영향을 미침을 시사한다.
3 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. 단백질 생산 수율의 향상을 위해 성장 시기에 따라 induction에 의한 세포 성장과 esterase 생산성을 평가하였고, 그 결과 대수 성장기 후반에 induction을 유도한 경우 세포 성장 측면에서는 최대 OD₆₀₀ 190(89 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. Esterase 생산성 측면에서는 대수 성장기 초반에 induction을 유도한 경우에 비해 최대 5.
7 mU/g DCW로 확인되었다. 단위 세포당 상대 활성 측면에서는 지수 성장기 초반에 induction을 유도한 경우와 비교하여 약 1.4배 낮은 수치를 보였으나, 부피당 생산성 측면에서는 지수 성장기 초반 대비 5.8배, 지수성장기 중반 대비 2.8배의 생산성 증가가 확인되었다. 선행연구에서 회분식 배양에서의 대장균 발현 시스템을 사용한 재조합 EcoRI 단백질의 발현 유도에 있어서 지수성장의 중간 시점에서 1 mM의 IPTG를 사용한 조건이 최적 생산성을 나타내는 것으로 확인하였다[27].
4A). 또한 지수 성장기 초기에 induction을 유도한 경우 단위 세포당 esterase의 활성이 가장 높았으나, 부피당 활성 측면에서는 가장 낮은 것으로 확인되었다. 지수성장기 중반에 induction을 유도한 경우에는 지수성장기 초반에 induction을 유도한 경우에 비해 세포 농도 측면에서는 약 3.
7 g/l DCW)로 확인되었다. 반면 용존산소 농도가 30% 이상이 유지되도록 순수 산소를 공급하는 경우 최종 OD₆₀₀는 76 (35.8 g/l DCW)으로 세포 농도가 증가함을 확인하였고, 배양시간은 20시간 이상 유지되었다. 그러나 순수 산소 공급에 의한 세포 성장은 유의한 증가율을 보이지 않았는데, 이는 당을 비롯한 영양원의 공급에 제한이 발생하기 때문인 것으로 판단되었다.
3A). 세포의 비성장속도는 접종 후 induction 직전까지 0.911 h^-1 이상을 유지하였으나, induction 후 0.596 h^-1으로 감소하고 induction 3시간 이후부터는 세포의 성장이 정체되는 것으로 확인되었다. 지수 성장기 중반인 OD₆₀₀ 98 (46.
실험 결과 순수 산소를 공급하지 않은 경우 배양 17시간째 산소 부족이 관찰되었으며, 이때 최종 OD₆₀₀는 63 (29.7 g/l DCW)로 확인되었다. 반면 용존산소 농도가 30% 이상이 유지되도록 순수 산소를 공급하는 경우 최종 OD₆₀₀는 76 (35.
본 연구에서는 Bacillus 유래 esterase를 생산할 수 있는 재조합 대장균을 사용하여 유가식 배양을 이용한 고농도 균체 배양을 통해 esterase 생산성을 극대화하고자 하였다. 유가식 배양 중 순수 산소의 공급을 통해 용존산소를 30% 이상 유지한 경우와 포도당농도를 1 g/l 이상 유지한 경우 각각 OD₆₀₀ 76 (35.8 g/l DCW)과 OD₆₀₀ 90 (42.4 g/l DCW)까지 균체량을 증가시킬 수 있었다. 포도당의 공급에도 불구하고 배양 후반에 세포의 성장이 정체되는 현상을 극복하기 위해 yeast extract가 강화된 추가 배지의 공급을 시도하였으며, 그 결과 OD₆₀₀ 185 (87.
이상의 결과를 통해 Bacillus 유래 esterase의 생산을 위한 대장균배양에 있어서, 최고 OD₆₀₀ 185 (87.3 g/l DCW)까지 고농도 배양이 가능한 유가식 배양 조건을 확립하였고, 단백질 발현 유도시기에 따른 esterase의 생산성을 확인하여, 지수성장기 후반에 단백질 발현을 유도하는 경우 최대생산성을 나타냄을 확인하였다.
596 h^-1으로 감소하고 induction 3시간 이후부터는 세포의 성장이 정체되는 것으로 확인되었다. 지수 성장기 중반인 OD₆₀₀ 98 (46.2 g/l DCW)에 induction을 유도한 경우 IPTG 첨가 후 세포의 비성장 속도가 0.627 h^-1에서 0.301 h^-1로 감소하였고, induction 4시간 후에는 세포의 성장이 정체되었으며, 최대 세포성장은 OD₆₀₀ 104 (49 g/l DCW)로 확인되었다(Fig. 3B). 특히 induction 유도 후 6시간째에는 급격한 세포 사멸이 이루어져 induction이 세포의성장에 심각한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
4B). 지수 성장기 후반에 induction을 유도한 경우 유도 후 7시간까지 단위 세포당 esterase의 활성이 증가하였으며, 최고 상대 활성은 19.7 mU/g DCW로 확인되었다. 단위 세포당 상대 활성 측면에서는 지수 성장기 초반에 induction을 유도한 경우와 비교하여 약 1.
특히 induction 유도 후 6시간째에는 급격한 세포 사멸이 이루어져 induction이 세포의성장에 심각한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 지수 성장기 후반인 OD₆₀₀ 163 (77 g/l DCW)에서 induction을 유도한 경우 induction 전후의 비성장 속도는 각각 0.191 h^-1, 0.193 h^-1으로 induction에도 불구하고 세포의 성장속도에는 큰 영향을 미치지 않았으며, induction 후 13시간까지 점진적으로 세포가 성장하여 최대 OD₆₀₀ 190 (89 g/l DCW)까지 증가하였다(Fig. 3C).
3B). 특히 induction 유도 후 6시간째에는 급격한 세포 사멸이 이루어져 induction이 세포의성장에 심각한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 지수 성장기 후반인 OD₆₀₀ 163 (77 g/l DCW)에서 induction을 유도한 경우 induction 전후의 비성장 속도는 각각 0.
따라서 배양 중 포도당 농도를 확인하여 포도당 농도가 1 g/l 이하가 되도록 공급속도를 조절하여 배양을 진행하였다. 포도당 공급 조절을 통해 얻은 최대 OD₆₀₀은 90 (42.4 g/l DCW)이었으며 이전 실험과 비교 시 활발히 생장이 이루어지는 초기 세포 생장을 크게 향상시킬 수 있었다(Fig. 2). 그러나 배양 후반인 10시간 이후에는 세포의 생장이 정체되는 현상을 확인할 수 있었다.
4 g/l DCW)까지 균체량을 증가시킬 수 있었다. 포도당의 공급에도 불구하고 배양 후반에 세포의 성장이 정체되는 현상을 극복하기 위해 yeast extract가 강화된 추가 배지의 공급을 시도하였으며, 그 결과 OD₆₀₀ 185 (87.3 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다. 단백질 생산 수율의 향상을 위해 성장 시기에 따라 induction에 의한 세포 성장과 esterase 생산성을 평가하였고, 그 결과 대수 성장기 후반에 induction을 유도한 경우 세포 성장 측면에서는 최대 OD₆₀₀ 190(89 g/l DCW)까지 고농도 균체 배양이 가능함을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Esterase의 생체 내 주요 기능과 촉매 특성은?	Esterase, peroxidase, α-amylase를 비롯한 효소 자원은 식품, 의약품 및 섬유 산업에 이르기까지 광범위한 분야에서 사용되고 있다[1, 2]. Esterase의 주요 기능은 생체 내에서 다양한 지방질의 가수분해에 관여하지만, 효소 반응 조건에 따라 역반응인 에스터 합성반응과 트랜스 에스터 반응을 촉매하는 특성을 가지고 있다[3, 4]. 산업적 관점에서의 esterase는 주로 아미노산 합성, steroid 전환, ester 전환 및 합성 공정 등에서 효소광학분활법(enzymatic optical resolution)에 의해 D 형과 L 형이 혼합된 물질을 D 형 또는 L 형으로 분리하는데 이용된다[5, 6].
	산업에서 esterase는 어디에 이용되는가?	Esterase의 주요 기능은 생체 내에서 다양한 지방질의 가수분해에 관여하지만, 효소 반응 조건에 따라 역반응인 에스터 합성반응과 트랜스 에스터 반응을 촉매하는 특성을 가지고 있다[3, 4]. 산업적 관점에서의 esterase는 주로 아미노산 합성, steroid 전환, ester 전환 및 합성 공정 등에서 효소광학분활법(enzymatic optical resolution)에 의해 D 형과 L 형이 혼합된 물질을 D 형 또는 L 형으로 분리하는데 이용된다[5, 6]. 현재까지 다양한 종류의 esterase가 발견되었는데, 주로 미생물에서 유래한 esterase가 기질에 대한 특이성, 내알칼리성, 유기용매내성, 내열성 그리고 광학 선택성(enantioselectivity) 등의 특성을 갖고 있는 것으로 밝혀져 다양한 산업 분야에서 널리 이용되고 있다[7, 8].
	Bacillus 유래의 esterase 생산 재조합 대장균을 유가식 배양하면서 순수 산소 공급을 통해 용존산소를 30% 이상 유지한 경우 균체량을 어디까지 증가시킬 수 있었나?	본 연구에서는 Bacillus 유래 esterase를 생산할 수 있는 재조합 대장균을 사용하여 유가식 배양을 이용한 고농도 균체 배양을 통해 esterase 생산성을 극대화하고자 하였다. 유가식 배양 중 순수 산소의 공급을 통해 용존산소를 30% 이상 유지한 경우와 포도당농도를 1 g/l 이상 유지한 경우 각각 OD600 76 (35.8 g/l DCW)과 OD600 90 (42.4 g/l DCW)까지 균체량을 증가시킬 수 있었다.

참고문헌 (27)

Adrio JL, Demain AL. 2014. Microbial enzymes : tools for biotechnological process. Biomolecules 4: 117-139.

상세보기
Souza PM, Magalhaes PO. 2010. Application of microbial ${\alpha}$ -amylase in industry - A review. Braz. J. Micribiol. 41: 850-861.

상세보기
Lowe ME. 2002. The triglyceride lipases of the pancreas. J. Lipid Res. 43: 2007-2016.

상세보기
Yee LN, Akoh CC, Phillips RS. 1995. Terpene ester synthesis by lipase catalyzed transesterification. Biotechnol. Lett. 17: 67-70.

상세보기
Patel RN. 2013. Biocatalytic synthesis of chiral alcohols and amino acids for development of pharmaceuticals. Biomolecules 3: 741-777.

상세보기
Elmi F, Lee HT, Huang JY, Hsieh YC, Wang YL, Chen YJ, et al. 2005. Stereoselective esterase from Pseudomonas putida IFO12996 reveals alpha/beta hydrolase folds for D-beta-acetylthioisobutyric acid synthesis. J. Bacteriol. 187: 8470-8476.

상세보기
Ghati A, Paul G. 2015. Purification and characterization of a thermo-halophilic, alkali-stable and extremely benzene tolerant esterase from a thermo-halo tolerant Bacillus cereus strain AGP-03, isolated from 'Bakreshwar' hot spring, India. Process Biochem. 50: 771-781.

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Kaiser P, Raina C, Parshad R, Johri S, Verma V, Andrabi KI, et al. 2006. A novel esterase form Bacillus subtillis (RRL 1789) : purification and characterization of the enzyme. Protein. Expr. Purif. 45: 262-268.

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Kim HK, Na HS, Park MS, Oh TK, Lee TS. 2004. Occurrence of ofloxacin ester-hydrolyzing esterase from Bacillus niacin EM001. J. Mol. Caltal B: Enzym. 27: 237-241.

상세보기
Baeshen MN, Al-Hejin AM, Bora RS, Ahmed MM, Ramadan HA, Saini KS, et al. 2015. Production of biopharmaceuticals in E. coli : Current scenario and future perspective. J. Microbiol. Biotechnol. 25: 953-962.

원문보기 상세보기
Djokic L, Spasic J, Jeremic S, Vasilievic B, Prodanovic O, Prodanovic R, et al. 2015. Immobilization of Escherichia coli cells expressing 4-oxalocrotonate tautomerase for improved biotransformation of ${\beta}$ -nitrostyrene. Bioprocess Biosyst. Eng. 38: 2389-2395.

상세보기
Zajkoska P, Rebros M, Rosenberg M. 2013. Biocatalysis with immobilized E. coli. Appl. Microbiol. Biotechnol. 97: 1441-1455.

상세보기
Shiloach J, Fass R. 2005. Growing E. coli to high cell density - a historical perspective on method development. Biotechnol. Adv. 23: 345-357.

상세보기
Nakagawa S, Oda H, Anazawa H. 1995. High cell density cultivation and high recombinant protein production of Escherichia coli strain expressing uricase. Biosci. Biotech. Biochem. 59: 2263-2267.

상세보기
Lee SY. 1996. High cell density culture of Escherichia coli. Trends Biotechnol. 14: 98-105.

상세보기
Luli GW, Strohl WR. 1990. Comparison of growth, acetate production, and acetate inhibition of Escherichia coli strains in batch and fed-batch fermentations. Appl. Environ. Microbiol. 56: 1004-1011.

상세보기
Castan A, Enfors SO. 2000. Characteristics of DO controlled fed batch culture of Escherichia coli. Bioprocess Eng. 22: 509-515.
Yazdani SS, Shakri AR, Chitnis CE. 2004. A high cell density fermentation strategy to produce recombinant malarial antigen in E. coli. Biotechnol. Lett. 26: 1891-1895.

상세보기
Kovarova-Kovar K, Egli T. 1998. Growth kinetics of suspended microbial cells : From single-substrate-controlled growth to mixed-substrate kinetics. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62: 646-666.

상세보기
Belo I, Mota M. 1998. Batch and fed batch cultures of E. coli TB1 at different oxygen transfer rate. Bioprocess Eng. 18: 451-455.
Liu YC, Chang WM, Lee CY. 1999. Effect of oxygen enrichment aeration on penicillin G acylase production in high cell density culture of recombinant E. coli. Bioprocess Eng. 21: 227-230.

상세보기
Ukkonen K, Veijola J, Vasala A, Neubauer P. 2013. Effect of culture medium, host strain and oxygen transfer on recombinant Fab antibody fragment yield and leakage to medium in shaken E. coli cultures. Microb. Cell Fact. 12: 73.

상세보기
Eiteman MA, Altman E. 2006. Overcoming acetate in Escherichia coli recombinant protein fermentations. Trends Biotechnol. 24: 530-536.

상세보기
Suarez DC, Kilikian BV. 2000. Acetic acid accumulation in aerobic growth of recombinant Escherichia coli. Process Biochem. 35: 1051-1055.

상세보기
Kweon DH, Han NS, Park KM, Seo JH. 2001. Overproduction of Phytolacca insularis protein in batch and fed-batch culture of recombinant Escherichia coli. Process Biochem. 36: 537-542.

상세보기
Kilikian BV, Suarez ID, Liria CW, Gombert AK. 2000. Process strategies to improve heterologous protein production in Escherichia coli under lactose or IPTG induction. Process Biochem. 35: 1019-1025.

상세보기
Yildir C. Onsan ZI, Kirdar B. 1998. Optimization of starting time and period of induction and inducer concentration in the production of the restriction enzyme EcoRI from recombinant Escherichia coli 294. Turk J. Chem. 22: 221-226.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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