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과제명 | Ligno-biofuel 원료 확보를 위한 리그닌 저분자화 원천기술 개발 |
---|---|
주관연구기관 |
한국과학기술연구원 Korea Institute Of Science and Technology |
보고서유형 | 3단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2015-12 |
과제시작년도 | 2014 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201700009334 |
과제고유번호 | 1711015470 |
사업명 | 기후변화대응기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-10-28 |
키워드 | 리그닌.리그닌 분해효소.유전체.세균.효소.Lignin.Ligninase.Genome.Bacteria.Enzyme. |
DOI | https://doi.org/10.23000/TRKO201700009334 |
- 토양, 숲, 늪 등지에서 분리한 1,000여 종의 분리균 중 리그닌 분해 후보 세균을 분리하고 동정함. 그 중 신규 리그닌 분해 세균을 발굴하여 유전체를 확보함.
- NGS를 이용하여 확보한 유전체와 아미노산 배열을 분석한 ...
- 토양, 숲, 늪 등지에서 분리한 1,000여 종의 분리균 중 리그닌 분해 후보 세균을 분리하고 동정함. 그 중 신규 리그닌 분해 세균을 발굴하여 유전체를 확보함.
- NGS를 이용하여 확보한 유전체와 아미노산 배열을 분석한 결과, 리그닌 분해 효소와 관련있는 dye decoloizing peroxidase (DyP)의 유전자가 있음을 확인함.
- 확보된 리그닌 분해 세균의 배양 특성을 분석하여, 리그닌 분해 관련 효소인 peroxidase가 발현됨을 확인함. 또한, 리그닌에서 배양시 리그닌이 저분자화 됨을 GPC를 통하여 확인함.
- 확보한 세균이 리그닌 뿐만 아니라 셀룰로오스나 헤미셀룰로오스(자일란) 분해 관련 유전자가 존재하여 목질계 바이오매스의 이용 및 분해 가능성 확인함.
- 세균 유래 리그닌 분해 관련 효소인 DyP가 활성을 가질 수 있는 발현 조건을 확립하고, 리그닌 관련 기질에 따른 활성을 확인함.
- DyP의 surface oxidation 및 catalytic residue 변이 효소를 제조하여 반응메커니즘을 탐색하였고, 리그닌 관련 기질과 염료의 분해 활성이 1.5~4배 이상 높은 변이 효소를 확보함.
(출처: 보고서 요약서 3p)
II. Research objectives
- Lignocellulosic biomass, which comprises more than 95% of total vegetable biomass and non-edible reso...
II. Research objectives
- Lignocellulosic biomass, which comprises more than 95% of total vegetable biomass and non-edible resources, is considered next generation biomass.
- In general, lignin regards as just byproduct of the pretreatment process using lignocellulosic biomass (20 billion tons/year). However, the study on usage and high added-value of lignin is limited.
- Isolation of lignin degrading bacteria and development of efficient lignin degrading process through ligninase overexpressing recombinant strain systems are needed.
III. Research contents
○ Isolation of lignin-degrader candidate
- Isolation of lignin-degrader candidate by high-throughput screening (HTS)
- Measurement of lignin degrading enzyme activities
○ Security of complete genome and comparative genomics of lignin-degrader candidate
- Complete genome analysis by NGS and Sanger sequencing
- Pathway mapping of the complete genome
- Elucidating of specific genes
○ Investigation of the specific genes from the complete genome
- E. coli expression of the specific genes from lignin-degrader candidate
- Investigation and activity analysis of the specific genes
- Optimization of reaction conditions
○ Optimization of lignin degrading enzyme production and reaction
- Optimization of E. coli production
- Increase ratio of holoenzyme by in vitro reconstitution
- Optimization of reaction conditions
○ Production of low-molecular weight lignin derivatives by lignin degrading bacteria
- Degradation of lignin by lignin degrading bacteria
- Determine and identify lignin derivatives using GPC
IV. Achivements
- Isolation of characterization of lignin degrading bacteria
- Securing complete genome and pathway mapping of lignin degrading bacteria
- Expression of peroxidases from lignin degrading bacteria in E. coli
- Confirm the low-molecular weight distributions of lignin treated with lignin degrading bacteria
- Optimization of expression and reaction conditions of peroxidases.
V. Future plans
○ Research of the lignin degrading bacteria and its genome
- Transcriptome analysis
- Research on possible lignin degrading enzymes; laccase, superoxide dismutase and peroxidases
- Research on products or derivatives from lignin and application to lignocellulosic biomass utilization
- Detoxification and biological purification of recalcitrant materials
- Provide informations for efficient selection and improvement of bio-crops
○ Investigation and application of bioresources by fundamental development on utilization of lignocellulosic biomass
(출처: Summary 6p)
참여 연구원 |
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Ligno-biofuel 원료 확보를 위한 리그닌 저분자화 원천기술 개발
주관연구기관 : 한국과학기술연구원
Korea Institute Of Science and Technology
발행년월 : 2015-12
보고서 내 다른 이미지
과제명(ProjectTitle) : | Ligno-biofuel 원료 확보를 위한 리그닌 저분자화 원천기술 개발 |
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연구책임자(Manager) : | 김연제 |
과제기간(DetailSeriesProject) : | 2011 ~ 2014 |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | 710,000,000원 |
키워드(keyword) : | 리그닌,리그닌 분해효소,유전체,대장균 발현,박테리아,리그닌 분해 |
과제수행기간(LeadAgency) : | 한국과학기술연구원 |
연구목표(Goal) : | 최종 목표 - 신규 리그닌 분해 미생물 발굴 및 유전체 분석을 통한 리그닌 분해 세균의 주요 리그닌 분해 효소 확보와 기작 규명 및 이를 이용한 효율적인 리그닌 저분자화 기술 개발○ 1단계: 리그닌 올리고머 제작 및 백색부후균의 전사체 분석 (104개 이상 전사체 cDNA 염기서열을 2종 이상 확보)○ 2단계: 신규 리그닌 분해 세균 및 유전체 분석을 통한... |
연구내용(Abstract) : | 3단계 연구내용○리그닌 분해 세균 후보 유전체 비교분석- NGS와 sanger sequencing을 통한 리그닌 분해 후보 세균의 유전체 완성- 완성된 유전체 기반 대사 경로 분석 - 비교 유전체학을 이용한 유전적 특이 점 분석○리그닌 분해 세균 후보의 유전체 유래 특이 유전자의 규명 및 활성 확인- 리그닌 분해 세균 후보의 특이 유전자의 대장균 발현- 특... |
기대효과(Effect) : | ○ 목질계 바이오매스의 효율적인 활용○ 석유 유래 화학 원료를 대체하는 탄소중립적, 친환경적 원료물질 제조○ 생물정화를 통한 난분해성 물질 제거의 새로운 원천기술 확보○ 임업 및 농업부분 부가가치 생산성 증대 및 경제활성화○ 연료 및 원료에 대한 석유의존도 감소효과○ 리그닌 유래 고부가가치 물질 생산 |
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구성항목 |
관리번호, 제목(한글), 저자명(한글), 발행일자, 전자원문, 초록(한글), 초록(영문)
관리번호, 제목(한글), 제목(영문), 저자명(한글), 저자명(영문), 주관연구기관(한글), 주관연구기관(영문), 발행일자, 총페이지수, 주관부처명, 과제시작일, 보고서번호, 과제종료일, 주제분류, 키워드(한글), 전자원문, 키워드(영문), 입수제어번호, 초록(한글), 초록(영문), 목차
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