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과제명 | Cellulose-based Biofuel 생산효율 향상을 위한 합성생물학 기술개발 |
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주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
연구책임자 | 이승구 |
참여연구자 | 최의성, 손정훈 |
보고서유형 | 1단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-12 |
과제시작년도 | 2013 |
주관부처 | 미래창조과학부 KA |
사업 관리 기관 | 기초기술연구회 |
등록번호 | TRKO201400002100 |
과제고유번호 | 1711006335 |
DB 구축일자 | 2014-05-17 |
키워드 | 섬유소분해효소,효소칵테일,오탄당 대사,재조합 효모,지방산 신장 경로,이소프레놀,바이오연료Cellulase,Enzyme cocktail,Pentose metabolism,CBP(consolidated bioprocessing),Recombinant yeast,Fatty acid elongation,Isoprenol,Biofuel |
• 바이오매스 맞춤형 친환경 전처리 공정개발: 바이오매스의 종류 및 후속 Biofuel 생산공정에 적합한 맞춤형 전처리기술개발
• 합성생물학 기반 신규 섬유소분해효소 개발 및 HTS를 통한 활성 증진: 섬유소분해효소 맞춤형 유전...
• 바이오매스 맞춤형 친환경 전처리 공정개발: 바이오매스의 종류 및 후속 Biofuel 생산공정에 적합한 맞춤형 전처리기술개발
• 합성생물학 기반 신규 섬유소분해효소 개발 및 HTS를 통한 활성 증진: 섬유소분해효소 맞춤형 유전자회로(GESS)기술 개발 및 HTS 프로토콜 구축
• 맞춤형 효소칵테일 생산기술 개발 및 재조합 균주를 이용한 CBP 균주 개발: 재조합 섬유소분해효소 분비 CBP균주를 이용하여 섬유소 바이오매스(볏짚, EFB)를 이용한 동시당화 바이오에탄올 발효 생산성을 30% 이상 개선 C5자일로스 대사경로 최적화 및 cellobiose 세포유입단백질을 도입한 C5/C6 동시 발효 균주 플랫폼구축: Cellobiose/xylose 동시발효 에탄올 생산(전환수율 80% 도달) 시스템 개발
• Fatty acid elongation loop 조절을 통한 지방산 계통 바이오 에너지 생산 균주 개발: 지방산 계통 바이오에너지 고효율 대량생산 균주 개발(지방산 7g/L 이상) 및 생산 공정 최적화
• 차세대 바이오연료 이소프레놀 생산균주 개발 및 생산효율 향상: 이소프레놀 과량 생산 균주 구축(1 g/L 이상)
Ⅳ. Result
○ Development of environment-friendly biomass pretreatment system
• Pretreatment gramineae (rice straw, miscanthus...
Ⅳ. Result
○ Development of environment-friendly biomass pretreatment system
• Pretreatment gramineae (rice straw, miscanthus and reed) and EFB
• Mechanical, chemical and biological pretreatment
• Development of customized pretreatments for upstream biomass and downstream biofuel processes
○ Development of synthetic biology-based genetic circuits for improving cellulase screening system with high throughput
• Development of genetic circuit for high throughput cellulase screening systems (overall capacity: 106 per run).
• Construction of genetic circuit for crystalline cellulose degrading enzymes
• Development of solid phase GESS (Genetic Enzyme Screening System) method via microcolony (<0.05mm)
• Analysis and quantification of cellulase activity using flow cytometry
• Screening novel cellulase and cellulase producing strains via GESS
• Engineering cellulase for exo-glucanase activity with Fn3 domain
○ Development of customized enzyme cocktails and recombinant strains for CBP
• Expression of the 60 bacterial cellulase (exo/endo-cellulase, β-glucosidase, hemicellulase) in yeast
• Expressed the 5 new fungal cellulase in yeast
• Customization of cellulase cocktails
• Production of secreted cellulase using TFP system (5 g/L)
• Construction of recombinant yeast excreting hemicellulase
• Production of bio-ethanol from biomass (rice straw, EFB) in CBP yeasts expressing cellulase
• Construction of yeast surface expression system with AGA1 and AGA2
○ Optimization of C5/C6 mixed sugar fermentation via adpoting new xylose and cellobiose metabolic pathways
• Construction of ethanol production strains using cellobiose as a carbon source by co-expression of cellobiose transporter and β-glucosidase
• Examination of various cellobiose transporters; K. lactis lactose permease (LACP), T. reesei sugar transporter (TST),P. chrysogenum sugar transporter(PST), and T. terrestris sugar transporter (TTST)
• Increase of ethanol production via coexpression of P. chrysogenum sugar transporter and T. terrestris β-glucosidase
• Development of xylose utilizing yeast with P. stipitis XYL1(xylose reductase, XR), XYL2(xylitol dehydrogenase, XDH), XYL3(xylulose kinase, XK)
• C5/C6 mixed sugar fermentation (80 % conversion)
○ Development of fatty acid production strains using the regulation of fatty acid elongation loop
• Regulation of fatty acid elongation loop
• Analysis of metabolites, yield, productivity, final concentration and characterization of fermented broth of fatty acid production strain
• Characterization of fatty acid production strain’s production titer, yield and productivity.
• Strain improvement and production process optimization to enhance the productivity of fatty acid
○ Development of future biofuel, isoprenol producing strain and improvement of its production titer
• Increase of isoprenol biosynthesis, and improvement of strain’s production titer through suppressing target gene and controlling gene expression
• Formation of metabolosome using CBD (cellulose binding domain) and Ty1 (yeast originated transposon) as a base for multi-step enzymatic reaction
• Total production titer of 1.82 g/L (farnesene 0.93 g/L and farnesol 0.89 g/L) was achieved using the developed isoprenol production strain.
Cellulose-based Biofuel 생산효율 향상 기술개발
주관연구기관 : 한국생명공학연구원
Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology
책임연구자 :
이승구
발행년월 : 2013-12
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