초록 ▼

연구개요
포도당 저해(catabolite repression)란 glucose와 다른 당을 혼합해서 미생물에게 공급할 경우, glucose만을 먼저 대사하는 발효 양상을 말함. 현재 산업적으로 가장 많이 쓰이는 발효 원료는 전분 유래 glucose이고, 가장 대표적인 산업 미생물은 Saccharomyces cerevisiae 효모로 이 또한 혼합당을 순차적으로 소비하는 포도당 저해 기작을 가지고 있음. 그러나 향후에 발효 원료가 우리가 먹을 수 있는 전분에서 먹을 수 없는 식물자원으로 대체된다면, 비식용 식물자원에서 유래하는

연구개요
포도당 저해(catabolite repression)란 glucose와 다른 당을 혼합해서 미생물에게 공급할 경우, glucose만을 먼저 대사하는 발효 양상을 말함. 현재 산업적으로 가장 많이 쓰이는 발효 원료는 전분 유래 glucose이고, 가장 대표적인 산업 미생물은 Saccharomyces cerevisiae 효모로 이 또한 혼합당을 순차적으로 소비하는 포도당 저해 기작을 가지고 있음. 그러나 향후에 발효 원료가 우리가 먹을 수 있는 전분에서 먹을 수 없는 식물자원으로 대체된다면, 비식용 식물자원에서 유래하는 당은 주로 혼합당의 형태임을 인지해야 함. 혼합당을 순차적으로 발효하게되면, 전체적인 발효속도가 느려질 뿐만 아니라, 산업적 공정 상에 존재하는 다양한 스트레스 조건에서 glucose 외의 당을 대사하기 어려움. 본 연구에서는 효모의 포도당 저해 기작을 조작하여 혼합당을 동시에 발효하는 균주를 개발하였고, 이 균주가 산업적으로 유용하게 활용될 수 있음을 검증하였음.

연구 목표대비 연구결과
포도당 저해 기작은 수십개의 효소들이 복합적으로 작용하는 결과이며, 따라서 이를 제어하는 방법은 제대로 밝혀져 있지 않음. 효모의 자연 돌연변이를 이용하여 효모 스스로 포도당 저해 기작을 극복할 수 있도록 적응진화 방법을 개발하였으며, 그 결과 진화된 균주들의 일부는 두 종류의 혼합당을 동시에 발효할 수 있었음. 진화된 균주들의 유전체 염기서열 분석을 통해 원인 mutation을 찾고, 해당 mutation이 어떻게 혼합당 동시발효를 가능하게 하는지 그 메커니즘을 규명하였음.
동시발효 균주는 산업적으로 중요한 소재 생산에 다양하게 활용될 수 있다는 측면에서 ethanol과 xylitol 생산에 적용해 보았고, 균주의 추가적인 개량 및 발효 공정의 최적화를 통해 혼합당을 순차적으로 발효하는 모균주에 비해 더 높은 효율을 확인할 수 있었음.
더 나아가 동시발효 균주를 실제 바이오매스 당화액에 적용하여 성공적으로 발효함으로써 개발된 균주 및 발효공정이 산업적으로도 유용하게 활용될 수 있음을 검증 하였음.

연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 발효를 통해 생산할 수 있는 다양한 유용 산물들을 좀 더 값싼 원료로부터 효율적으로 생산할 수 있는 플랫폼 효모 균주 및 유전자 조작 방법을 개발했다고 볼 수 있음. 또한 이러한 기술은 단기적으로는 경제적, 사회적, 환경적 부담이 되는 농림산 폐기물을 활용한다는 측면에서, 장기적으로는 탄소순환형 지속가능한 공정으로 기존의 화학공정을 대체함으로써 탄소저감화에 기여할 수 있다는 측면에서 의의가 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구자가 수행하고자 했던 가설 및 최종목표 ... 4
• 다. 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 11