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Kafe 바로가기주관연구기관 | 순천대학교 SunChon Natinal University |
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연구책임자 | 김훈 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2011-11 |
과제시작연도 | 2010 |
주관부처 | 교육과학기술부 |
연구관리전문기관 | 한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 | TRKO201200003416 |
과제고유번호 | 1345126785 |
DB 구축일자 | 2013-04-18 |
키워드 | 목질바이오매스,발효성당,목질바이오매스 분해효소,바이오에탄올,메타게놈 라이브러리,효모세포표면발현 기술Lignocellulosic biomass,Metagenome library,Fermentative sugar,Bioethanol,Lignocellulosic biomass-degrading enzymes,Yeast cell surface display rechnology |
연구의 목적 및 내용
본 과제는 생물학적 처리 및 당화에 필수요건인 목질바이오매스 분해/당화효소를 기존에 확보하고 있는 식물 근권 미생물 라이브러리 및 퇴비, 갯벌, 반추위 메타게놈 라이브러리와 분자진화기술을 통하여 효소를 개량하고 Bacillus subtilis를 통해 대량 확보하고 이를 이용하여 목질바이오매스(농․임산물)로부터 바이오에탄올 원료인 단당류(발효성당) 생산하고 yeast cell surface display(YCSD) 기술을 이용하여 바이오에탄올을 생산하는데 그 최종목표가 있음.
연구결과
- 퇴비,
연구의 목적 및 내용
본 과제는 생물학적 처리 및 당화에 필수요건인 목질바이오매스 분해/당화효소를 기존에 확보하고 있는 식물 근권 미생물 라이브러리 및 퇴비, 갯벌, 반추위 메타게놈 라이브러리와 분자진화기술을 통하여 효소를 개량하고 Bacillus subtilis를 통해 대량 확보하고 이를 이용하여 목질바이오매스(농․임산물)로부터 바이오에탄올 원료인 단당류(발효성당) 생산하고 yeast cell surface display(YCSD) 기술을 이용하여 바이오에탄올을 생산하는데 그 최종목표가 있음.
연구결과
- 퇴비, 갯벌, 반추, 미생물근권으로부터 cellulase 3종(cel6H, cel5B, cel9E), xylanase3종 (xyn10J, xyl43A, xyn10A), lichenase 2종(lic16A, lic8H), β-glucosidase 2종 (bglY, bglK), amylase 1종(amyA), esterase 3종(est2K, est7K, est2R), lipase 1종 (lip3K) 등 총 15종의 유전자를 확보하고 이들로부터 만들어지는 효소를 정제하여 특성을 조사하였음.
- 국내외 최초로 SEM 이외에 원자현미경(AFM)과 XRD를 이용하여 효소 및 알칼리 전처리 후의 보리짚 및 볏짚 섬유질 구조의 변화를 조사하였음.
- 리그닌 유사물질 분해 신규유전자 2종(opdB, tcp3A), 개량효소유전자 5개 (cel9Exyn10Afusion, cel44CM2와 cel44cM2-1, xyn10J', cel6H'), 활성최소분자유전자 4개 (bglC (298/509), cel5Z (280/426), celA (291/505), 고온성 효소 cel5C (287/317)를 얻었음.
- 유전자 cel1S를 대상으로 단백질분해효소결손주 Bacillus subtilis WB800에 형질전환 조건을 확립하여 세포외 활성을 확인하였음. Chitinase를 이용하여 효소-기질 부착 확인 기법을 확립하였음.
- Cellulase, xylanase, lichenase의 3중 기능을 가진 Paenilbacilus polymyxa GS01의 Cel44C 단백질을 10 mg/ml로 정제하여 결정을 만들고 이의 3차원 구조를 분석하여 βsandwich와 TIM-like barrel 도메인을 가지고 있음을 확인하였음.
- pCT 벡터 사용 섬유질의 당화에 필요한 최소 3종류의 효소인 endoglucanase (Cel44), cellobiohydrolase (CBH), β-glucosidase (BGL)등 3건의 YCSD 기술 확립 및 균주를 제작하였음. Lic8H, Xyn10J, XynX 등 보조 및 hemicellulase를 첨가하여 갈대분말의 당화효율을 약 30% 개선하였음. B. subtilis WB800을 이용한 XynX 생산기술을 연구하였음. 이들을 이용하여 비정질섬유소 및 갈대분말의 당화 및 바이오에탄올 생산 공정을 연구하였음.
연구결과의 활용계획
- 본 연구에서 확보된 유전자 산물의 섬유질분해효소의 산업적 대량생산 기술 확립의 추가적 연구가 필요함.
- 본 연구에서 섬유질분해에 필요한 최소한의 효소 3 종류의 유전자를 각각 YCSD 기술로 개발하였는데, 이들이 통합된 효모개발 연구의 추가적 연구가 필요함.
- 볏짚, 갈대, 억새 등을 이용하여 현재 국내에서 연구되고 있는 섬유질바이오에탄올 생산 관련 과제와 유기적인 협력이 필요함.
- 위 추가적인 연구 수행으로 섬유질바이오에탄올 생산 관심 기업에 기술이전을 추진함.
We propose to produce the fermentative sugar (monosaccharide) and bioethanol from lingocellulosic biomass (agricultural and forest product) using microbial metagenome enzymes from rumen, compost, and foreshore matagenome and microbial genome lidraries. This technique will be novel for lignocellulosi
We propose to produce the fermentative sugar (monosaccharide) and bioethanol from lingocellulosic biomass (agricultural and forest product) using microbial metagenome enzymes from rumen, compost, and foreshore matagenome and microbial genome lidraries. This technique will be novel for lignocellulosic biomass-deegrading/ saccharification enzymes by molecular evolution technology such as DNA shuffling and gene fusion etc. In addition, these enzymes will be produced extracellulary through transfformation in Bacillus sudtilis. The final purpose of this study is to produce bioethanol fron fermantative sugar using yeast cell surface display (YCSD) technology
과제명(ProjectTitle) : | - |
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