초록 ▼

연구의 목적 및 내용
① 다양한 미생물 대사체의 생산을 위해 polyketide 생합성 기구 중 malonyl-CoA,methylmlonyl-CoA, ethylmalonyl-CoA, methoxymlonyl-CoA 등 다양한 기질에 특이성을 보이는 acyl transferase (AT) domain들을 중심으로 활성부위의 기질 binding pocket에 대한 구조생물학적 분석을 통해 구조-활성 정보들을 수집하기 위해 이들을 domain 유전자들을 증폭하여 대장균 발현 운반체를 구축한 후 발현 단백질 정제를 시도하였으나 단백질

연구의 목적 및 내용
① 다양한 미생물 대사체의 생산을 위해 polyketide 생합성 기구 중 malonyl-CoA,methylmlonyl-CoA, ethylmalonyl-CoA, methoxymlonyl-CoA 등 다양한 기질에 특이성을 보이는 acyl transferase (AT) domain들을 중심으로 활성부위의 기질 binding pocket에 대한 구조생물학적 분석을 통해 구조-활성 정보들을 수집하기 위해 이들을 domain 유전자들을 증폭하여 대장균 발현 운반체를 구축한 후 발현 단백질 정제를 시도하였으나 단백질 결정을 얻을 만큼 충분한 양을 얻을 수 없어서 단백질 결정을 만들지 못했다. ② Bafilomycin 생합성 경로를 규명하기 위해 2-amino-3-hydroxy-cyclopent- 2-enone (C₅N) 생합성에 관여하는 3개의 유전자와 metoxymalonyl-ACP 생성에 관여하는 5개의 유전자를 증폭하여 대장균 발현 운반체를 구축한후 발현 단백질 정제하고, 이 효소 단백질의 생화학적 특성을 조사하였다.

연구결과
1) bafAI에 존재하는 malonyl-CoA, methylmalonyl-CoA 및 ethylmalonyl-CoA 기질특이성을 지닌 각 AT domain 유전자의 대장균 내 발현, 단백질 정제 및 결정화
2) methoxymalonyl-ACP에 기질특이성을 나타내는 bafAII module 6 및 bafSV의 module 12의 AT domain 유전자의 대장균 내 발현, 단백질 정제 및 결정화
3) polyketide synthase 단일 module로 구성된 gerSVI 및 gerSV 유전자의 대장균 내 발현, 단백질 정제 및 결정화
4) 2-amino-3-hydroxy-cyclopent-2-enone (C₅N) 생합성에 관여하는 bafBI (Acyl-CoA ligase 유전자), bafBII (Amide synthetase 유전자) 및 bafBIII (5-aminolevulinic acid synthase 유전자)의 대장균 내 발현, 단백질 정제 및 생화학적 특성 조사
5) methoxymalonyl-ACP 생합성에 관여하는 bafAI (NAD-dependent acyl-CoA dehydrogenase 유전자), bafAII (acyl carrier protein 유전자), bafAIII (FAS-dependent acyl-CoA dehydrogenase 유전자), bafAIV (FkbH 유전자) 및 bafAV (O-methyltransferse 유전자)의 대장균 내 발현, 단백질 정제 및 생화학적 특성 조사

연구결과의 활용계획
1) 해당분야 학문발전에의 기여효과
가) 국내 유전자원을 활용한 기반기술 확립
나) 새로운 미생물 대사체 창출 기반기술 구축
2) 산업발전에의 기여도 등 국가 경제에 미치는 효과
가) 국내 바이오산업계의 국제 경쟁력 강화
나) 신규 미생물 대사체 개발을 통한 인류 보건 향상에 기여
3) 연구수행 과정을 통한 연구 인력양성 효과

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
① In order to create a variety of novel microbial metabolites, the collection of structural bilogical data on substrate binding pockets of acyltransferase (AT) domains showing diverse substrate specificities on malonyl-CoA, methylmlonyl-CoA, ethylmalonyl-CoA, methoxymlonyl-ACP wa

Purpose&contents
① In order to create a variety of novel microbial metabolites, the collection of structural bilogical data on substrate binding pockets of acyltransferase (AT) domains showing diverse substrate specificities on malonyl-CoA, methylmlonyl-CoA, ethylmalonyl-CoA, methoxymlonyl-ACP was attempted. The genes for AT domains were amplified and cloned into E. coli vectors. The expressed proteins were purified through Ni affinity column chromatography and size exclusion chromatography, but the sufficient amount of proteins for crystallization was not well obtained.
② In order to elucidate the biosynthetic pathway of bafilomycin, the post-PKS tailoring genes involved in the biosyntheis of 2-amino-3-hydroxy-cyclopent-2-enone (C₅N) and metoxymalonyl-ACP were amplified and cloned into E. coli vectors. After purification of the expressed proteins, the biochemical chracteristics of those enzymes were investigated.

Result
1) Cloning, gene expression, purification and crystallization of acyl transferase domains showing substrate specificity on malonyl-CoA, methylmalonyl-CoA and ethylmalonyl-CoA located in bafAI PKS.
2) Cloning, gene expression, purification and crystallization of acyl transferase domains showing substrate specificity on methoxymalonyl-ACP in module 6 of bafAII PKS and module 12 of bafSV PKS.
3) Cloning, gene expression, purification and crystallization of polyketide synthase composed of single module including gerSVI and gerSV PKS.
4) Cloning, gene expression, purification and bichemical characterization of 3 gene products involved in the biosynthesis of 2-amino-3-hydroxy-cyclopent-2-enone (C₅N) including BafBI (acyl-CoA ligase),BafBII (amide synthetase) and BafBIII (5-aminolevulinic acid synthase).
5) Cloning, gene expression, purification and bichemical characterization of 5 gene products involved in the biosynthesis of methoxymalonyl-ACP including BafAI (NAD-dependent acyl-CoA dehydrogenase), BafAII (acyl carrier protein), BafAIII (FAD-dependent acyl-CoA dehydrogenase), BafAIV (FkbH) and BafAV (O-methyltransferse).

Expected Contribution
1) Contribution to scientific progress
- Establishment of methodology for gene manipulation involved in the biosynthesis of microbial metabolites and academic basement for the creation of novel microbial metabolites
2) Contribution to domestic economic growth
- Strengthening the global competition power of domestic pharmaceutical and biotechnological companies through development of novel microbial metabolites.
3) Nurturing research manpower required for the fermentative and genetic study of industrial microorganisms.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 30
• 8. 참고문헌 ... 31
• 9. 연구성과 ... 34
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 37
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 38
• 12. 기타사항 ... 39
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 40
• 끝페이지 ... 40