초록 ▼

1. 대사흐름분석을 위하여 PHA생산균주, TCA cyde불활성 균주, 혐기대사회로 불활성균주의 제작을 완료 하였다. 이들 균주는 다양한 조건에서 배양하여 유기산 농도, 세포내 flux distribution등 다양한 발효 데이터를 확보하였다．이들 데이터를 가공할 수 있도록 신규 MFA 기술을 개발하였다．
2. 1차년도 연구를 통하여 확보한 노하우와 여러 대사조작균주를 통한 feedback 데이터를 활용하여 대사흐름분석기술을 확보하였으며, 더욱 정확한 대사흐름분석을 위하여 대장균의 필수 대사회로를 모두 포함하는 대사회로를 구

1. 대사흐름분석을 위하여 PHA생산균주, TCA cyde불활성 균주, 혐기대사회로 불활성균주의 제작을 완료 하였다. 이들 균주는 다양한 조건에서 배양하여 유기산 농도, 세포내 flux distribution등 다양한 발효 데이터를 확보하였다．이들 데이터를 가공할 수 있도록 신규 MFA 기술을 개발하였다．
2. 1차년도 연구를 통하여 확보한 노하우와 여러 대사조작균주를 통한 feedback 데이터를 활용하여 대사흐름분석기술을 확보하였으며, 더욱 정확한 대사흐름분석을 위하여 대장균의 필수 대사회로를 모두 포함하는 대사회로를 구성하였다． 310개의 반응과 295개의 대사산물로 이루어진 대사회로를 구성하였으며, 이 대사 회로는 glycolysis, PP pathway, TCA cyle, amino acid biosynthesis, necluic acid biosynthesis, cofactor biosynthesis, lipid biosynthesis 등의 대사회로를 포함하고 있다. 이를 바탕으로, 수학적인 수식에 익숙치 않은 비전문가도 사용가능한 대사흐름분석 프로그램 Prototype (MetaFluxNet）을 개발하였다. 본 프로그램은 visuai C++을 기반으로 개발되었으며, 핵심이 되는 linear programing은 visual fortran의 library를 이용하였다．
3. Proteome분석을 통하여 대장균 고농도 배양시의 핵심효소 발현량의 변화를 측정하였다. 간략히 요약하면 첫째, 세포 농도 자체가 세포 내의 대사변화에 주된 요인으로 작용하지 않고 오히려 세포 성장 (cell growth이 대사 경로 변화에 주된 요인으로 작용하였다. 세포의 지수 성장기 (exponential phase에서는 TCA cycle과 oxidative phosptiorylation이 활성화되는 반면 정지기 (stationary phase)에서는 glycolysis와 Pentose phosphate pathway가 활성화된다. 둘째， 회분식 (batch) 배양에 비해 유가식 (fed- batch) 배양에서 아미노산 합성 경로의 단백질들이 감소하였다. 이러한 결과는 재조합 단백질 생산시 플라스크에 비해 발효기에서 단백질 생산성이 떨어지는 주된 원인임을 나타낸다. 셋째, 고농도 배양시에 phosphate degradation에 관련된 단백질들이 아주 많이 증가됨에 따라 Phosphate limitation이 일어났으며 이 단백질은 phosphate limitation의 indicator로 사용할 수 있다. 따라서, 이러한 proteome analysis를 통해 손쉽게 세포내의 생리학적 반응을 정량적으로 알 수 있었다．

Abstract ▼

Metabolic engineering can be defined as directed modification of cellular metabolism by deletion · amplification · substitution of metabolic pathways using recombinant DNA technology. There are many applications of metabolic engineering. Metabolic engineering can be applied to improve the yield and

Metabolic engineering can be defined as directed modification of cellular metabolism by deletion · amplification · substitution of metabolic pathways using recombinant DNA technology. There are many applications of metabolic engineering. Metabolic engineering can be applied to improve the yield and productivity of native products synthesized by microorganisms, and to produce the foreign product to the host or entire novel products such as biodegradable polymers and polyketides. It can be also applied to extend the range of substrates utilizable by microorganisms. Another application is the improvement of general cellular properties to the improve mid-stream and down-stream process.
A number of attempts have been made to modify the metabolic properties of microorganisma by metabolic engineering. Until now, metabolic engineering have mostly been carried out by ‘trail-and-error’ type approaches (overexpress some enzymes that are related to the production of desired product, then analyze the result and overexpress another enzyme). Most of these attempts, however, did not successful results, and furthermore, various side effects were observed (such as the decrease of viability and growth rate and overproduction of byproducts). This is because of metabolism of microorganism has been optimized through the evolutionary process. Therefore, it is necessary to develop a systematic strategy to design an optimal metabolic pathways.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• CONTENTS...10
• 목차...11
• 제1장 연구개발과제의 개요...12
• 제1절 연구개발의 목적...12
• 제2절 연구개발의 필요성...13
• 제2장 국내외 기술개발 현황...16
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...18
• 제1절 연구추진 전략 및 방법...18
• 1. 연구개발 추진전략...19
• 2. 연구개발 추진체계...20
• 제2절 연구내용 및 결과...22
• 1. 대사흐름분석기술 개발 및 program package개발...22
• 2. 대사흐름 조절균주의 개발...26
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...32
• 제1절 연구목표 달성도...32
• 제2절 관련분야에의 기여도...34
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...35
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...36
• 제7장 참고문헌...37