초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 국내외에서 주로 지금까지 연구되어 왔던 바이오 디젤 생산시 주로 발생하는 부산물인 글리세롤을 기질로 이용하여 PDO 바이오화학제품을 생산하는 대사기작 대신, 국내에서 생산되는 홍조류를 산이나 아가레이스로 가수분해한 주요 단당류를 이용하여 고부가가치 프로판다이올을 생산하는 재조합 대장균주를 개발한다.
대장균주를 이용하여 기질인 갈락토오스로부터 비인산화 기작인 DeLey-Doudoroff pathway(중간 산물들인 glyceraldehyde은 PDO 생산에 사용, pyruvate은 세포생장에 사용

□ 연구개요
본 연구에서는 국내외에서 주로 지금까지 연구되어 왔던 바이오 디젤 생산시 주로 발생하는 부산물인 글리세롤을 기질로 이용하여 PDO 바이오화학제품을 생산하는 대사기작 대신, 국내에서 생산되는 홍조류를 산이나 아가레이스로 가수분해한 주요 단당류를 이용하여 고부가가치 프로판다이올을 생산하는 재조합 대장균주를 개발한다.
대장균주를 이용하여 기질인 갈락토오스로부터 비인산화 기작인 DeLey-Doudoroff pathway(중간 산물들인 glyceraldehyde은 PDO 생산에 사용, pyruvate은 세포생장에 사용되는 이점)를 이용하여 프로판다이올을 생산하는 균주를 개발한다. 또한, 홍조류 다당류에서 생산되는 단당류로 분해되는 대사기작을 규명한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 홍조류 우뭇가사리에서 단당류 생산 균주 개발
홍조류인 우뭇가사리구성 성분 중 50-70% 이상이 아가 또는 아가로오스로 구성되어 있으며, 아가로오스 가수분해효소(Aga2, Aga50D, AhgI 효소)를 이용하여 단당류인 galactose 및 AHG 단당류가 생산됨을 확인하였다. 또한, AHG 수송 단백질 유전자가 포함된 재조합 대장균주를 사용하여 단당류 AHG에서 전환된 중간생성물질인 anhydrogalactonate를 확인한 결과 대사기작이 AHG---> anhydrogalactonate ---> 2-keto-3-deoxy-L-anhydrogalactonate ---> 2-keto-3-deoxy-D-gluconate으로 진행됨을 확인하였다.
2) 홍조류 단당류에서 PDO 생산균주 개발
홍조류 유래 단당류가 복합적으로 존재하므로 혼합단당류를 알도닉산으로 전환하는 Gdh가 발현된 대장균주를 개발하였다. Gdh 단백질(다양한 슈가를 알도닉산으로 변환)의 성질에 대한 최적의 온도 및 pH , 조효소, 각 기질에 대한 Km, Vmax 등을 결정하였으며, D-glu> D-gal > D-xyl> L-ara> L-fuc 슈가 순으로 슈가 전환율을 나타내었다. 생산된 갈락토네이트를 기질로하여 혐기조건하에서 alcohol dehydrogenase와 glycerol dehydratase 효소가 발현된 대장균주를 이용하여 비인산 대사기작으로 통하여 홍조류 유래 갈락토오스를 기반으로 하여 PDO를 생산하는 균주를 개발하게 되었다.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 해조류 유래 단당류에서 고부가가치 C3 diol 프로판다이올 생산용 신규 재조합 대장균주 개발
○ 홍조류 우뭇가사리에서 유래한 단당류 생산기술 확보 및 대사기작 규명
○ 홍조류 유래 단당류에서 프로판다이올 생산용 신규 미생물 균주 개발
○ 해양 조류 산업이 단순 식품 가공 산업에서 고부가가치 바이오화학 산업으로 시장 확대에 기여
○ 국내 양식장에서 재배하는 홍조류를 전처리 후에 갈락토오스 기반 프로판다이올 바이오화학물질로의 생산을 가능하게 하는 신기술 확보.
○ 신규 기술 확보로 인한 국내 특허 및 우수 학술 논문 게재

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 홍조류 우뭇가사리 유래 아가단당류 주성분인 galactose 및 AHG를 이용한 고부가가치 PDO 바이오 화학제품 생산 필요성 ... 4
• 1-2. 연구 목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. 홍조류 기반 아가로오스에서 단당류 galactose 및 AHG(3,6-anhydro-L-galactose) 생산 및 AHG 대사기작 ... 4
• 2-2. 단당류인 갈락토오스에서 갈락토닉산 생산용 균주 개발 ... 5
• 2-3. 비인산 DD 대사기작을 통한 1,3-propanediol(1,3-PDO)을 생산하는 재조합 균주 개발 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10