초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 바이러스 유사입자(virus-like particle, VLP)와 같이 구조적 집합체를 형성할 수 있는 단백질 도메인을 목표단백질에 융합하여 발현함으로써 일련의 대사경로 효소들의 구조적 집합체 (metabolosome)을 구축할 수 있는 단백질 어셈블리 구축기술 개발을 통하여 대사경로를 구성하는 연속 효소반응에 있어서 한 반응의 생성물이 주위 환경으로 퍼져 나가 희석되지 않고 다음 반응의 기질로 바로 이용될 수 있도록 하는 소위 "metabolic channeling"을 구현함으로써 대사산물의 생산성 효

□ 연구개요
본 연구는 바이러스 유사입자(virus-like particle, VLP)와 같이 구조적 집합체를 형성할 수 있는 단백질 도메인을 목표단백질에 융합하여 발현함으로써 일련의 대사경로 효소들의 구조적 집합체 (metabolosome)을 구축할 수 있는 단백질 어셈블리 구축기술 개발을 통하여 대사경로를 구성하는 연속 효소반응에 있어서 한 반응의 생성물이 주위 환경으로 퍼져 나가 희석되지 않고 다음 반응의 기질로 바로 이용될 수 있도록 하는 소위 "metabolic channeling"을 구현함으로써 대사산물의 생산성 효율을 획기적으로 증진할 수 있는 합성생물학의 기반기술 개발을 목표로 함

□ 연구 목표대비 연구결과
- 다양한 VLP 형성 도메인 유전자 (효모 레트로트랜스포존 유래 Ty1, 닭 F 낭종 바이러스 유래 (IBDV) capsid prtoein VP2, HT-VP2, 돼지 써코바이러스 유래 capsid protein PCV2 ORF2 등의 단백질 어셈블리 용 scaffold 후보 유전자를 합성하고 융합벡터를 구축
- 이소프레노이드 생합성 대사경로의 핵심 유전자 (FPP synthase, HMG1)와 reporter 유전자 eGFP와 단백질 scaffold 형성 도메인과 융합발현 하는 벡터를 제조하고 farnesene, farnesol, bisabolol, santalene, squalene, protoilludene 생합성 유전자를 사용하여 다양한 이소프레노이드 생산 균주를 제조
- Ty1을 융합발현한 farnesene 생산 균주를 모델로 단백질 집합체 형성 효율을 조사하기 위하여 His tagging 후 Ni-NTA column을 통한 분리정제, low-speed 및 ultracentrifugation 등을 통하여 거동을 분석한 결과 large aggregate를 형성하는 것으로 나타났고 low-speed 및 ultra- centrifugation에서 pellet fraction에 주로 분포하였으며 sucrose-density ultracentrifugation 후 얻은 fraction의 전자현미경 (TEM) 조사 결과 20-25 nm 크기의 VLP를 확인할 수 있었음
- 다양한 이소프레노이드 화합물의 생산에 있어서 단백질 어셈블리 구축의 생산성 증진 효과를 분석한 결과 VP2-융합 등에 비하여 Ty1-융합의 경우 생산성 증가가 두드러지게 나타났으며 farnesene의 경우 비융합 대조구 대비 약 3배, farnesol의 경우 약 4배, ergosterol의 경우 약 2배의 현저한 생산성 증가율을 보인 반면 protoilludene은 약 1.2배의 증가에 그쳤으며 bisabolol, santalene, squalene의 경우에는 증가효과를 보이지 않았음

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 VLP를 형성하는 단백질 도메인들을 다단계 일련 효소 반응으로 이루어진 대사 경로의 다수 효소 단백질들에 융합하여 구조적인 단백질 집합체를 형성토록 함으로써 반응물의 농도를 높이고 부반응을 줄이며 독성 중간체의 축적을 방지하는 substrate-channeling이 실제 구현 가능한지 이소프레노이드를 모델 화합물로 사용하여 가설을 검증하였고 차후 다양한 대사산물 생산성 향상에 기여할 수 있는 합성생물학의 기반기술로 활용 될 수 있을 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 1차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 나. 2차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 35
• 4. 참고문헌 ... 35
• 5. 연구성과 ... 36
• 대표적 연구실적 ... 38
• 끝페이지 ... 44