초록 ▼

● Corynebacterium의 정보를 이용한 muconic acid 대사 네트워크 모델 구축 및 균주개량 전략의 도출
- Glucose로부터 muconic acid 생산을 위해 제작된 Corynebacterium의 대사 네트워크 모델링을 수행
- Corynebacterium의 muconic acid 생산에 대한 metabolic flux analysis 수행
● Synthetic promoter의 제작 및 이를 이용한 발현 시스템의 개발
- Corynebacterium 기반의 synthetic promote

● Corynebacterium의 정보를 이용한 muconic acid 대사 네트워크 모델 구축 및 균주개량 전략의 도출
- Glucose로부터 muconic acid 생산을 위해 제작된 Corynebacterium의 대사 네트워크 모델링을 수행
- Corynebacterium의 muconic acid 생산에 대한 metabolic flux analysis 수행
● Synthetic promoter의 제작 및 이를 이용한 발현 시스템의 개발
- Corynebacterium 기반의 synthetic promoter library 구축 및 synthetic promoter 발굴.
- Corynebacterium의 정밀한 transcription 및 translation 조절을 위한 다양한 발현 시스템 개발.
● Carbon source의 효율적 이용을 위한 catabolic pathway 재설계
- Glycolysis pathway 및 Pentose phosphate pathway(PPP)의 재설계.
- Phosphoenol pyruvate(PEP) 및 Erythrose-4-Phosphate(E4P) 생산의 최적 경로 구축.
● 방향족 아미노산 생합성 공통대사경로 강화
- AroA,B,C,E,K의 발현 최적화
- Product inhibition이 해제된 AroF, AroG 개발
● Muconic acid 생산에 필수적인 효소 개량
- UbiC의 구조기반 design 및 분자진화를 통한 개량
● Muconic acid의 transporter 개발 및 반응성 최적화
- Transporter 선별을 위해 E.coli을 기반의 스크리닝 시스템 도입
- 선별한 muconic acid transporter을 Corynebacterium 균주에서 확인 및 반응성 향상
● 생산 미생물 공정의 최적화
- 도출된 개별 유전자 도입 평가 및 통합균주 제작을 통한 고농도 muconic acid 생산균주 개발

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose
The bio-based synthesis of chemical compounds is a global issue due to the socioeconomical and political reasons including petroleum, environment, and health. Currently, numerous aromatic compounds are chemically synthesized from petroleum. This study aims to develop an efficient process

Purpose
The bio-based synthesis of chemical compounds is a global issue due to the socioeconomical and political reasons including petroleum, environment, and health. Currently, numerous aromatic compounds are chemically synthesized from petroleum. This study aims to develop an efficient process for the bioproduction of valued aromatic compounds using molecular evolution and metabolic engineering approaches based on the biosynthetic pathway of aromatic amino acids in microorganisms.

Contents
● Construction of muconic acid metabolite network model of Corynebacterium, deduction of strain improvement strategies
- Metabolite network modeling of Corynebaterium for muconic acid production from glucose
- Performance of metabolic flux analysis about muconic acid production of Corynebacterium
- Deduction of strategies about strain improvement for increase of muconic acid productivity
● Development of various expression systems with synthetic promoter library
- Construction and high-throughput screening of synthetic promoter library in Corynebacterium. -Establishment of synthetic promoter collection and genomic analysis of synthetic promoters. -Modulation of transcription and translation level of target genes in Corynebacterium.
● Development of novel metabolic strain with redesign of aromatic compounds biosynthesis pathway
- Redesign of glycolysis pathway and pentose phosphate pathway(PPP)
- Construction of optimized metabolic pathways for Phosphoenol pyruvate(PEP) and Erythrose-4-Phosphate(E4P) production.
● Reinforcement of the common aromatic amico acid biosynthesis pathway
- Optimization of AroA,B,C,E,K expression
- Construction of AroF, AroG released product inhibition
● Engineering of the essential enzymes for the production of muconic acid
- Engineering of UbiC by directed evolution and structure-based design
- Screening and selection of PobA, AroY and CatA
- Activity improvement of pobA, aroY, catA enzymes using protein engineering technics
- Metabolic efficiency investigation after introduction of PobA, AroY, CatA enzymes to Corynebacterium
● Optimization and development of transporter of muconic acid, precursor of adipic acid.
- Development of selection system based on e.coli for screening of optimal transporter that exports muconic acid
- Identification and activity improvement of screened muconic acid transporter at corinebacterium strain.
● Optimization of bio-production process
- Development of muconic acid overproduction strain through introduction of individual genes and construction of the integrated strain
- Optimization of culture condition. Development of inexpensive process for valuable bioproducts.

Expected contribution
● Establishment of process for bioproduction of aromatic compounds applicable to a wide range of white biotechnology
● Efficient enzymes for production of greatly valued aromatic biomaterials
● Microbial strains for production of greatly valued aromatic biomaterials
● Enzyme engineering and metabolic engineering technology

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제1절 연구 개발의 목적 및 필요성 ... 10
• 제2절 연구 개발의 범위 ... 11
• 제3절 연구 개발의 내용 ... 12
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제1절 주요 연구 현황 ... 15
• 제2절 국내외 연구개발 내용 ... 15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 제1절 Muconic acid 생산 기반 균주 대사경로 제작 ... 17
• 제2절 Corynebacterium에서의 고효율 발현 시스템 제작 ... 18
• 제3절 발굴한 Synthetic promoter에 대한 분석 ... 19
• 제4절 Synthetic promoter를 이용한 재조합 단백질의 고효율 생산 ... 21
• 제5절 PEP/E4P 생합성 경로 최적화를 위한 관련 유전자 탐색 ... 22
• 제6절 Muconic acid 최적 대사경로 제작을 위한 유전자 knock-out, 도입 및 발현 검증 ... 23
• 제7절 핵심 유전자인 UbiC의 발현 및 구조기반 computational design을 통한 활성 증대 ... 26
• 제8절 핵심 유전자인 UbiC의 개량을 위한 HTS system 개발 및 directed evolution ... 29
• 제9절 PobA, AroY, CatA 효소 탐색 및 선별 ... 31
• 제10절 E.coli에서 발현한 PobA, AroY, CatA 효소 반응성 확인 및 선별 ... 31
• 제11절 PobA, AroY, CatA 효소의 Corynebacterium 도입 후 반응성과 대사효율성 조사 ... 35
• 제12절 게놈 및 대사체 정보를 이용한 Corynebacterium의 muconic acid 생산 대사네트워크 모델링 ... 41
• 제13절 Corynebacterium glutamicum의 배양산물 분석을 통한 균주의 metabolic flux analysis 및 개량 전략 도출 ... 44
• 제14절 Muconic acid 생산을 위해 제작된 Corynebacterium의 생산성 평가 ... 50
• 제15절 Muconic acid 수송체 단백질의 개발 ... 53
• 제16절 헤미셀룰로오즈 (Xylose) 기반 고농도 세포 성장이 가능한 Corynebacterium 개량 ... 53
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 55
• 제1절 1단계 목표달성도 ... 55
• 제2절 2단계 목표달성도 ... 56
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 59
• 제1절 기술적 측면의 활용 계획 및 기대 성과 ... 59
• 제2절 경제적․산업적 측면의 활용 계획 및 기대성과 ... 59
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 60
• 제7장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 61
• 제8장 참고문헌 ... 61
• 끝페이지 ... 64