초록 ▼

1. 물리적 화학적 생육 환경 변화에 따른 초호열성 미생물의 배양조건 최적화 분석
난배양성 극한미생물의 경우 대부분이 중온성 미생물에 비해 극히 낮은 세포 수율과 느린 성장속도를 나타내고 있어, 이들의 산업적 응용을 위한 고농도배양기술개발에 큰 제약이 되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 극한 환경조건에서의 난배양성 극한미생물의 생리학적 연구를 기반으로 하여 초호열성 미생물 배양의 최적화 조건을 밝혀내고, 이를 이용하여 난배양성 신규미생물을 확보를 위한 모델 시스템 연구 및 성장촉진 물질의 규명과 이를 통한 고농도 배양기

1. 물리적 화학적 생육 환경 변화에 따른 초호열성 미생물의 배양조건 최적화 분석
난배양성 극한미생물의 경우 대부분이 중온성 미생물에 비해 극히 낮은 세포 수율과 느린 성장속도를 나타내고 있어, 이들의 산업적 응용을 위한 고농도배양기술개발에 큰 제약이 되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 극한 환경조건에서의 난배양성 극한미생물의 생리학적 연구를 기반으로 하여 초호열성 미생물 배양의 최적화 조건을 밝혀내고, 이를 이용하여 난배양성 신규미생물을 확보를 위한 모델 시스템 연구 및 성장촉진 물질의 규명과 이를 통한 고농도 배양기술을 확립하였다.
2. 최적배양조건에서 초호열성 미생물의 성장저해요인 규명
생육환경 80℃ 이상 초호열성 극한 미생물 Aeropyrum pernix와 Sulfolobus solfataricus의 물리, 화학적 생육환경 변화에 따른 성장 저해요인을 규명하고자 하였다. 본 연구에서 Aeropyrum pernix는 고온에서 성장하는 생육환경으로 인해 최적배지 성분내의 당과 아미노산의 화학 반응에 의한 반응 생성물이 세포 성장 저해요인으로 규명되었다. 또한, Sulfolobus solfataricus는 최적성장조건에서 배지 성분의 아미노산의 일부가 고온과 강산에 의해 변성이 되어 미생물의 성장이 저해되는 특성을 연구하였다.
3. 고농도 배양 결과에 기초한 초호열성 미생물의 단백질체 분석
난배양성 초호열성 미생물의 성장은 세포의 대사경로에의 직접적인 영향에 의해 조절되므로 이것을 모니터링하기 위해서 최근 빠르게 발전하고 있는 극한미생물 유전체 정보와 단백질체 분석 기술을 활용하여, 배양 조건에 따른 난배양성 초호열성 미생물의 전체 단백질체를 조사하였다. 특히 핵심 연구 균주인 Sulfolobus solfataricus 와 Aeropyrum pernix의 경우 최근에 complete genomic sequencing project 가 완료되어 단백질을 코딩하는 ORF 및 이론적인 개별 단백질의 질량과 pI 에 대한 정보를 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 초호열성-내산균주인 Sulfol obus solfatari cus, 초호열성-내염균주인 Aeropyrum pernix와 호열성내산성미생물 Thermopl asma aci dophilum의 최적배지조성에 따른 master gel을 작성하였다.

Abstract ▼

Extremophiles, isolated in the last decade, have attracted much interest because of various industrial applications involving the production of thermost able enzymes and the synthesis of biochemical compounds unique to these microorganisms. Despite the biotechnological potential of hypert hermophil

Extremophiles, isolated in the last decade, have attracted much interest because of various industrial applications involving the production of thermost able enzymes and the synthesis of biochemical compounds unique to these microorganisms. Despite the biotechnological potential of hypert hermophil es among ext remophiles, thus far the use of these organisms have been limited because of the low cell yield when they are cultivated, which are attributed mainly to lack of knowledge concerning the physi ological characteristics and high temperature cultivation techniques. Since the growth of hypert hermophilicarchaea is very poor, low biomass yield has been one of the major engineering challenges encountered in the cultivation of the hypert hermophiles. To achieve high celldensities hypert hermophilic Aeropyrumpernix, fed-batch operations at high temperatures were investigated in this work.
To date studies on the growth of hypert hermophilic archaea in a defined minimal medium are limited to relatively few microorganisms. The objective of this work was to optimize the cell growth of Aeropyrum pernix with respect to cell quantities on a complex medium with the aid of experiment al designs. In the optimization step, a complex media design was used to determine the influence on cell growth of Aeropyrum pernix of the following components: modified ASN-III salts (NaCl 29.8 g, $MgCl_{2}$ 1.1g, $MgSO_{4}$ 2.0g, $CaCl_{2}$ 0.45g, KCl 0.6g, and $Na_{2}CO_{3}$ 0.024 g perliter of medium), $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 1.1 g/ L, trypt one 6.2 g/ L, and yeast ext ract 2.0 g/ L. When the cells were cultivated in a complex medium, the maximum dry cell weight attained was 0.87 g/ L. Al so, research on a fed-batch cultivation obtained high cells concent ration which the maximum dry cell weight was 4.53 g/ L, 5.2 times the concent ration produced prior to batch culture.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...11
• 목차 ...12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...14
• 제1절 연구개발의 목적, 필요성 및 범위 ...14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...16
• 제1절 외국의 경우 ...16
• 제2절 국내의 경우 ...17
• 제3절 세부기술 사항의 비교 검토 ...19
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...20
• 제1절 초호열성 미생물의 최적화 및 고농도 배양 기술 확립 ...20
• 1. 연구 배경 및 개요 ...20
• 2. 연구 방법 ...22
• 3. 결과 및 고찰 ...23
• 제2절 초호열성 극한미생물의 생체저해요인 규명 ...40
• 1. 연구 배경 및 개요 ...40
• 2. 연구 방법 ...41
• 3. 결과 및 고찰 ...42
• 제3절 초호열성 미생물의 단백질체 분석 ...52
• 1. 연구 배경 및 개요 ...52
• 2. 연구 방법 ...53
• 3. 결과 및 고찰 ...55
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...71
• 제1절 계획대비 달성도 ...71
• 제2절 대표적 개발성과 ...71
• 제3절 연구논문 및 학술발표 ...72
• 제5장 연구개발 결과의 활용 계획 ...74
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...75
• 제7장 참고문헌 ...77