초록 ▼

○ 생물다양성에 기반한 다이제스톰으로부터 metagenome analysis를 통하여 신규 유용생물자원 및 유전자원의 라이브러리 구축

○ 하늘소 등의 곤충 및 무척추동물의 다이제스톰(digestome)으로부터 난분해성 기질의 가수분해와 관련된 cellulases, hemicellulases, 및 esterases 등을 다양한 PCR법을 활용해 클로닝하고 구조분석을 수행함

○ 무척추동물 유래 공생미생물 전체게놈의 in silico 분석을 통해 바이오매스의 분해와 관련된 신규 디그레이돔(degradome)을 분

○ 생물다양성에 기반한 다이제스톰으로부터 metagenome analysis를 통하여 신규 유용생물자원 및 유전자원의 라이브러리 구축

○ 하늘소 등의 곤충 및 무척추동물의 다이제스톰(digestome)으로부터 난분해성 기질의 가수분해와 관련된 cellulases, hemicellulases, 및 esterases 등을 다양한 PCR법을 활용해 클로닝하고 구조분석을 수행함

○ 무척추동물 유래 공생미생물 전체게놈의 in silico 분석을 통해 바이오매스의 분해와 관련된 신규 디그레이돔(degradome)을 분석/확보함

○ 클로닝을 통해 확보한 신규의 GH genes은 pET-28a(+) vector system을 이용해 E. coli에서 과발현하고 다양한 column chromatography 법을 통해 endo-β-1,4-glucanase, endo-β-1,4-xylanase, β-glucosidase, 및 endo-β-1,4-mannanase 등의 효소를 정제함

○ 정제된 효소의 특성분석은 온도 및 pH가 효소의 활성과 안정성에 미치는 효과, 다양한 금속이온 및 케미칼이 효소의 활성에 미치는 효과, 기질특이성, 및 기질의 가수분해 패턴과 다양한 기질에 대한 효소의 결합 친화도를 폭넓게 조사함

○ 서로 다른 catalytic domains 및 substrate-binding domains의 유전자 재조합을 통해 고기능 및 다기능을 갖는 chimeric enzymes을 제조하고 특성을 분석함

○ GRAS 미생물에서 재조합 단백질의 이종발현을 위한 벡터 시스템을 구축하고 개발한 고기능 및 다기능 효소의 산업바이오소재 원천기술을 확보함

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

The development of sustainable, multi-functional biocatalysts with high specific activity, from fibrolytic gut bacteria of invertebrates including insects has been a major target of our research center. The representative results of our studies, which have been accomplished for the past four years t

The development of sustainable, multi-functional biocatalysts with high specific activity, from fibrolytic gut bacteria of invertebrates including insects has been a major target of our research center. The representative results of our studies, which have been accomplished for the past four years to obtain new promising industrial enzymes with unique molecular structure applicable in the field of bio-industry, are summarized as below;

1. Whole genome sequence analysis of a spider-symbiotic bacterium capable of efficiently degrading proteins, Serratia sp. HY-31 was conducted by hybrid PacBio/Illumina to figure out genetic information concerning interesting biocatalysts.

2. In silico analysis of whole genome of an earthworm gut bacterium, C. funkei HY-13 for plant biomass- and fungal cell wall-degrading enzymes was extensively perfomed and as a result, a total of 57 genes encoding glycoside hydrolases and related accessory enzymes were found and used in the cloning experiments.

3. The genes encoding three distinct endo-β-1,4-xylanases (XylM, XylS, and XylR) capable of decomposing β-1,4-xylan were cloned and overexpressed in E. coli BL21. rXylM with a unique RICIN domain in the C-terminus region was a novel GH10 enzyme with high specific activity. rXylS and rXylR were cold-adapted enzymes, which exhibited relatively high hydrolysis activity toward xylosic polysaccharides even at 4℃.

4. Molecular structure and biochemical properties of a endo-β-1,3-glucanase (GluK) and a β-glucosidase (GluM) from C. funkei HY-13 were also characterized. The recombinant GluK was a multi-functional biocatalyst with relatively high specific activity toward diverse β-1,3-linked polymeric substrates. rGluM was a glucose- and xylose-tolerant GH1 enzyme, which could be also stimulated in a galactose dose-dependent manner.

5. An extracellular endo-β-1,4-mannanase with broad pH adaptibility from a longicorn symbiont, Paenibacillus sp. HY-8 was purified and biocatalytical characterized. Moreover, a new endo-β-1,4-glucanase (CelN) from C. funkei HY-13 was a peculier GH6 enzyme showing strong binding affinity to insoluble polymers.

The present results would open the new era for the industrial applications of various biocatalyst resources in Republic of Korea. Some enzymes would be useful as a potential candidate to produce improved animal feed additives and fermental sugars from biomass.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서(보고서 초록) ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 7
• C O N T E N T S ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1-1 절 연구개발의 개요 ... 10
• 제 1-2 절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 15
• 제 2-1 절 연구개발대상 기술의 국내·외 현황 ... 15
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제 3-1 절 유용 생물자원 유전체 분석 ... 16
• 제 3-2 절 공생미생물 유래 효소 특성규명 ... 20
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 65
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 66
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 67
• 제 7 장 참고문헌 ... 70
• 끝페이지 ... 72