초록 ▼

1. 보글리보스의 핵심 중간체인 발리엔아민 제조를 위한 생물전환 공정개발 2. 발리다마이신 A를 발리엔아민으로 분해하는 새로운 기능성 효소의 개발 3. Flavobacterium saccharophilum 또는 기능성 효소를 이용한 경제적인 생물 공정의 확립 4. 발리엔아민으로부터 보글리보스의 합성공정 개발 5. 메타게놈 자원으로부터 기능성 효소유전자의 분리 및 활성평가
6. 3종의 핵심효소인 β-glucosidase, glucoside-3-dehydrogenase, C-N lyase 의 유전자 클로닝 및 발현 7. 분자진화

1. 보글리보스의 핵심 중간체인 발리엔아민 제조를 위한 생물전환 공정개발 2. 발리다마이신 A를 발리엔아민으로 분해하는 새로운 기능성 효소의 개발 3. Flavobacterium saccharophilum 또는 기능성 효소를 이용한 경제적인 생물 공정의 확립 4. 발리엔아민으로부터 보글리보스의 합성공정 개발 5. 메타게놈 자원으로부터 기능성 효소유전자의 분리 및 활성평가
6. 3종의 핵심효소인 β-glucosidase, glucoside-3-dehydrogenase, C-N lyase 의 유전자 클로닝 및 발현 7. 분자진화 개량을 통한 효소의 활성 및 기질특이성 확대 8. 경제적인 산업화 적용을 위한 공정 최적화 및 scale-up 9. 개발된 공정의 산업화와 원료의약품 수출 및 신제품 출시를 통한 이익창출 1. 기능성 효소의 탐색을 위한 HTS system 확립 2. 발리엔아민의 효소적, 화학적 제조 3. Flavobacterium saccharophilum을 활용한 발리엔아민 제조용 생물전환 공정 개발 가. 반응특성 및 문제점 예측을 위한 flask에서의 연구 나. 미생물 균체를 이용한 실험실 수준에서의 생물전환 공정개발 다. 다양한 이온교환수지를 이용한 정제공정 개발 1. 기능성 효소의 탐색을 위한 HTS system 확립 2. 발리엔아민의 효소적, 화학적 제조 3. Flavobacterium saccharophilum을 활용한 발리엔아민 제조용 생물전환 공정 개발 가. 반응특성 및 문제점 예측을 위한 flask에서의 연구 나. 미생물 균체를 이용한 실험실 수준에서의 생물전환 공정개발 다. 다양한 이온교환수지를 이용한 정제공정 개발 4. Scale-up 및 공정 최적화 가. Flask에서 7L 발효기로의 생물전환 scale-up 나. 발리엔아민 제조를 위한 경제적 공정개발 다. 발리엔아민 정제법의 개선 및 scale-up 라. 배지 최적화를 통한 생산수율 개선 마. 7L에서 100L 발효기로의 생물전환 scale-up 5. 발리엔아민으로부터 보글리보스의 화학적 합성공정 개발 가. 보글리보스 합성을 위한 주요 중간체의 제조공정 개발 나. 중간체인 BCA, CCA, VOA의 분석법 개발 다. 보글리보스의 합성공정 최적화 및 scale-up 라. 보글리보스 시료(200g)의 대량제조 및 품질평가 6. Flavobacterium saccharophilum 으로부터 효소 유전자의 분리 및 기능적 발현 가. β-Glucosidase 나. Glucoside-3-dehydrogenase 다. C-N lyase 7. 메타게놈 자원으로부터 새로운 기능성 효소의 분리 가. 메타게놈의 생물다양성 증가 나. 메타게놈의 기능적 발현시스템

Abstract ▼

1.Development of biotransformation process for valienamine, major intermediate for the synthesis of voglibose. 2. Development of new functional enzyme which can degrade validamycin A to valienamine 3. Establishment of economical bioprocess with Flavobacterium saccharophilum or new functional enzyme

1.Development of biotransformation process for valienamine, major intermediate for the synthesis of voglibose. 2. Development of new functional enzyme which can degrade validamycin A to valienamine 3. Establishment of economical bioprocess with Flavobacterium saccharophilum or new functional enzyme for valienamine production 4. Development of chemical process for the synthesis of voglibose from valienamine 5. Isolation of functional enzyme gene from metagenome resources and evaluation of the enzymes for valienamine production. 6. Cloning and expression of the genes encoding major three enzymes, β-glucosidase, glucoside-3-dehydrogenase, and C-N lyase. 7. Improvement of the enzymes with expanded catalytic activity and substrate specificity using the molecular evolution technique. 8. Optimization and scale-up of the process for the application to the industrial manufacturing with economical viewpoint. 9. Commercialization of developed process and creation of profit by exportation of API, launching of new product in domestic market. 1. Development of HTS system to screening of functional enzyme Bioassay, enzymatic analysis, colorimetric analysis 2. Enzymatic and chemical preparation of valienamine 3. Development of biotransformation process with Flavobacterium saccharophilum for valienamine production A. Preliminary study in flask to identify the characteristics and expected problems. B. Development of biotransformation process in laboratory scale with intact cells. C. Development of purification methods in laboratory scale with various ion-exchange resins. 4. Scale-up and process optimization A. Scale-up of the biotransformation process from flask to lab-fermenter(7L) B. Development of economical process for valienamine production C. Scale-up and improvement of purification process of valienamine. D. Improvement of production yield by medium optimization. E. Scale-up of biotransformation process from 7L to pilot fermenter(150L). 5. Development of chemical process for voglibose from valienamine. A. Process development in small scale for major intermediates in voglibose synthesis. B. Establishment of various analytical method for BCA, CCA, VOA. C. Scale-up and optimization of the chemical process for voglibose. D. Preparation of voglibose sample(200g) in pilot scale and evaluation of the quality. 6. Isolation and functional expression of the genes encoding the major enzymes from Flavobacterium saccharophilum. A. β-Glucosidase B. Glucoside-3-dehydrogenase C. C-N lyase 7. Isolation of new functional enzyme from metagenome resources A. Increasing the biodiversity of the metagenome B. Functional expression system for the metagenome

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...5
• SUMMARY ...11
• CONTENTS...17
• 목차 ...19
• 제1장 연구개발 과제의 개요 ...23
• 제1절 연구개발의 목적 ...23
• 제2절 연구개발의 필요성 ...23
• 1. 기술적 측면 ...23
• 2. 경제적 측면 ...24
• 3. 사회?문화적 측면 ...25
• 4. 연구개발 과제의 범위 ...25
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...29
• 제1절 국외현황 ...29
• 1. 보글리보스 제조 ...29
• 2. 신기능 효소의 개발 ...30
• 3. 현기술상태의 취약성 ...30
• 제2절 국내현황 ...33
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ...37
• 제1절 추진전략 ...37
• 1. 기본전략 ...37
• 2. 세부전략 ...37
• 제2절 연구개발 수행내용 및 결과 ...39
• 1. 분석조건 확립 및 HTS 개발 ...39
• 가. TLC, HPLC 분석 ...39
• 나. Gas chromatography 분석 ...39
• 다. HTS system ...40
• 2. 발리엔아민 제조 ...43
• 가. 생물전환 균주의 개량 ...43
• 다. Valienamine 제조 ...44
• 라. 실험실규모 scale-up 및 valienamine 제조 ...45
• 마. Valienamine 대량생산 및 scale-up ...46
• 바. 발리엔아민 시험생산 ...49
• 사. 경제적 생산공정 확립 ...49
• 3. Voglibose 합성공정 확립 ...51
• 가. BCA 합성 ...51
• 나. CCA 합성 ...51
• 다. Valiolamine 합성 ...52
• 라. Voglibose의 합성 ...52
• 4. 생물전환 효소유전자 탐색 ...53
• 가. 탐색전략 ...53
• 나. β-Glucosidase ...55
• (1) 효소유전자 탐색 ...55
• (2) β-Glucosidase의 발현시스템 구축 ...56
• (3) MBP fusion β-glucosidase의 정제 및 특성확인 ...59
• (4) Metagenome 으로부터 β-Glucosidase 관련 유전자원 선별 ...62
• (5) Flavobacterium 유래의 β-glucosidase 탐색 ...63
• 다. Glucoside-3-dehydrogenase ...67
• (1) 탐색시스템 ...67
• (2) G3DH 유전자의 발굴 및 관련 유전자원 학보 ...68
• (3) Flavobacterium에서의 G3DH 관련 유전자의 cloning 및 활성분석 ...71
• 라. C-N Lyase 탐색 ...73
• (1) C-N lyase 유전자 발굴을 위한 shot gun library 구축 ...73
• (2) C-N lyse 유전자의 선별과정 및 cloning ...73
• (3) Polycistronic expression system 을 활용한 G3DH 와 C-N lyase 의 발현 유도 ...76
• (4) Whole cell assay를 이용한 candidate 탐색 ...77
• 마. 메타게놈(Metagenome) 탐색 ...80
• (1) Metagenome 으로부터의 environmental DNA 추출 및 정제 ...80
• (2) 유용 유전자 발굴을 위한 promoter/operon-trap vector (POTV)시스템 구축 ...80
• (3) POTV&DSS pGJ1 제작과정 및 작동에 대한 성능평가 ...82
• (4) POTV&DSS pGJ1 을 이용한 metagenome의 유전체 선별에 대한 성능평가 ...84
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...89
• 제1절 연구개발 목표의 달성도 ...89
• 제2절 관련분야 기여도 ...91
• 1. 특허출원 ...91
• 2. 전문학술지 발표 ...91
• 3. 학술회의 발표 ...92
• 4. 기술적 기여도 ...93
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...103
• 제1절 기술적 응용 ...103
• 1. C-N lyase 관련 기술 ...103
• 2. 메타게놈 선별기술 ...103
• 3. 타연구에 응용방안 ...104
• 가. 미생물 균체를 이용한 생물전환 기술 ...104
• 나. 물질정제 및 Scale-up 기술 ...104
• 다. 효소 유전자의 확보 및 개량기술 ...104
• 제2절 사업화 추진방안 ...105
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...109
• 제7장 참고문헌 ...113