초록 ▼

- 리그닌 단량체인 페놀릭 화합물이 리그닌 분해 효소인 LiPH8 의 활성 저해에 미치는 영향을 파악
- Free hydroxyl 그룹을 가지고 있는 페놀릭 화합물 (예: guaiacol, vanillin) 은 LiPH8의 표면 산화아미노산 잔기인 Trp171 에 영향을 미쳐 고농도 과산화수소 조건에서 재조합 LiPH8의 활성 저해를 야기함을 확인
- 따라서 리그닌 분해 과정에서 어쩔 수 없이 발생되는 free-hydroxyl 그룹을 가진 페놀릭 화합물을 제거하여 LiPH8 의 활성을 증진시키기 위해 4-O-methylt

- 리그닌 단량체인 페놀릭 화합물이 리그닌 분해 효소인 LiPH8 의 활성 저해에 미치는 영향을 파악
- Free hydroxyl 그룹을 가지고 있는 페놀릭 화합물 (예: guaiacol, vanillin) 은 LiPH8의 표면 산화아미노산 잔기인 Trp171 에 영향을 미쳐 고농도 과산화수소 조건에서 재조합 LiPH8의 활성 저해를 야기함을 확인
- 따라서 리그닌 분해 과정에서 어쩔 수 없이 발생되는 free-hydroxyl 그룹을 가진 페놀릭 화합물을 제거하여 LiPH8 의 활성을 증진시키기 위해 4-O-methyltransfer를 이용하여 free-hydroxyl 그룹을 가진 페놀릭 화합물을 methylation을 통해 변형시키는 다단계 효소 반응 시스템 개발
- 고활성 리그닌 분해 효소 재설계를 위해서는 효소 내 전자 전달 경로 개선이 중요
- LiPH8 의 내부 전자 전달과 관련해서 전자 공급원으로서 F254 의 역할에 주목하여 이를 황을 포함하고 있는 아미노산인 Met 로 치환, kinetics 분석 결과, catalytic turnover (kcat) 가 증가하여 전체적인 catalytic efficiency (kcat/Km) 이 증가함을 확인
- 위의 결과를 종합하여, 알칼리 리그닌을 화학적으로 메틸화시킨 후 LiPH8 mutant로 처리한 결과, 3,4-dimethoxy benzaldehyde, 3,4-dimethoxy benzoic acid, 3,4,5-trimethoxy benzaldehyde, 3,4,5-trimethoxy benzoic acid methyl ester 등 총 4가지 물질이 분해 산물로 관찰되었음
- 분석 결과 약 40 % 의 리그닌이 단량체로 분해됨을 확인하였음
(출처: 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

II. Research objectives
- Recent the restriction of fossil fuel due to high oil price and climate change cause increasing interest about renewable biomass, especially non-edible lignocellulosic biomass in the view point of by-product utilization
- Although large amount of lignin is generated d

II. Research objectives
- Recent the restriction of fossil fuel due to high oil price and climate change cause increasing interest about renewable biomass, especially non-edible lignocellulosic biomass in the view point of by-product utilization
- Although large amount of lignin is generated during the pretreatment of lignocellulosic biomass, the study on usage and high added-value of lignin is still limited.
- When using a biomass-driven lignin, enough amounts of aromatic carbon is generated to replace all the aromatic carbon from petroleum. However, the industrial use of biomass-driven lignin is very limited because there is no energy-effective method for lignin-degradation.
- Thus, the lignin-degrading enzyme is expected to be a key technology in the lignocellulosci biomass-utilizing biorefinery for producing biofuels and biochemicals.

III. Research contents
○ Security of recombinant lignin peroxidase
- Search genome of lignin-degrading enzyme in white-rot fungi
- Optimize expression for recombinant of lignin peroxidase in E.coli
- Optimize expression for recombinant of lignin peroxidase in E.coli
- Activity and stability test of the recombinant lignin peroxidase
○ Improving deactivation of the recombinant lignin peroxidase
- Evaluate the deactivation of the recombinant lignin peroxidase by free-hydroxyl phenolic compounds
- Search methyltransferase for modifying free-hydroxyl phenolic compounds by methylation
- Evaluate the deactivation of the recombinant lignin peroxidase by methylated phenolic - Develop two-step enzymatic process for delignification using lignin peroxidase and methytransferase
○ Improving intramolecular electron transfer
- Understand intramolecular electron transfer pathway based on structural information
- Analyze electron transfer related amino acid frequency in lignin peroxidase from white-rot fungi
- Understanding amino acid involing electron source in lignin peroxidase
- Security of mutant for reinforcing electron source
- Analyze kinetic parameters of wild type and mutant lignin peroxidase
○ Degradation of lignin using recombinant lignin peroxidase
- Security of methylated alkali lignin
- Decompose the methylated alkali lignin using the mutant lignin peroxidase
- Analyze decomposing product

IV. Achivements
- Security of expression in E.coli and refolding system for the recombinant lignin peroxidase from white-rot fungi
- Understand deactivating factors of the recombinant lignin perxodase
- Develop methyltransferase for preventing the deactivation of the recombinant lignin peroxidase by free-hydroxyl phenolic compounds
- Development of two-step lignin-degrading process by methyltransferase and lignin peroxidase
- Development of mutant lignin peroxidase improving intramolecular electron transfer
- Decompose methylated alkali lignin and analyze decomposing product

V. Future plans
- Although ligninis the most abundant biomass on Earth, its industrial use is still restricted until now due to no energy-efficient way to decompose.
- The results described herein might contribute to utilize lignin as value-added materials.
(출처: Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 8목차 ... 9제1장 연구개발과제의 개요 ... 10제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14 제1절 Free hydroxyl group 을 가진 페놀릭 화합물에 의한 재조합 LiPH8 의 활성 저해 개선을 위한 in vitro 다단계 효소 반응 시스템 개발 ... 14 제2절 백색 부후균 P.chrysosposium 유래 O-methytransferase 발굴 및 리그닌 분해 증진을 위한 P.chrysosporium 균주 개량 전략 ... 21 제3절 LiPH8 내부 전자 전달 경로 개선 ... 25 제4절 LiP 에 의한 리그닌 분해 ... 29 제5절 연구 개발 성과 ... 32제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 37제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 38제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 39제7장 참고 문헌 ... 43끝페이지 ... 45