초록 ▼

□ 연구개요
연구 목표: 현재 비천연효소공학의 한계점들을 극복할 수 있는 방법론을 제시하고, 이를 산업적으로 중요한 효소에 적용하여, 비천연아미노산 기반 차세대 산업효소를 개발하고, 이를 통하여 비천연효소공학 기술의 산업적 적용의 모범사례를 제시하고자 함. 고가의 비천연아미노산을 생합성하는 합성경로를 대장균에 도입하고, 생합성된 비천연아미노산을 이용하여 효소를 개량하는 방법론을 개발할 것임. 다중 비천연아미노산의 도입을 통하여 효소의 다양한 특성들을 동시에 개량할 수 있는 방법론을 개발할 것임. 현재 비천연효소공학기술로는 어려

□ 연구개요
연구 목표: 현재 비천연효소공학의 한계점들을 극복할 수 있는 방법론을 제시하고, 이를 산업적으로 중요한 효소에 적용하여, 비천연아미노산 기반 차세대 산업효소를 개발하고, 이를 통하여 비천연효소공학 기술의 산업적 적용의 모범사례를 제시하고자 함. 고가의 비천연아미노산을 생합성하는 합성경로를 대장균에 도입하고, 생합성된 비천연아미노산을 이용하여 효소를 개량하는 방법론을 개발할 것임. 다중 비천연아미노산의 도입을 통하여 효소의 다양한 특성들을 동시에 개량할 수 있는 방법론을 개발할 것임. 현재 비천연효소공학기술로는 어려운 발효조를 이용한 비천연아미노산이 도입된 효소의 대량 발현 방법을 확립할 것임. DNA mutant library 구축 및 스크리닝을 통한 비천연효소공학을 이용한 방향성 진화 방법론을 개발하고자 함. 즉 현재 비천연효소공학의 한계 돌파형 연구를 산업적으로 중요한 트랜스아미나제, 아민탈수소효소, P450에 적용하고, 비천연효소공학 기술로 개량된 효소를 유용성 화합물의 생물전환 공정에 적용할 것임. 해당연구목표를 성공적으로 달성함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제의 최종목표 달성을 위해 다음의 여덟 가지로 연구목표에 대한 연구를 성공적으로 수행하였음. 1) tyrosine phenol-lyase, tryptophan indole-lyase, O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, aromatic transaminase를 각각 대장균에 클로닝하고 배양조건을 최적화 하여 타이로신 유도체, 트립토판 유도체, azidohomoalanine, 페닐알라닌 유도체를 인비보로 생합성하는 시스템을 구축함. 2) 비천연아미노산 생합성을 위한 효소와 개량하고자 하는 목적 효소(오메가트랜스아미나제, 아민탈수소효소, P450)들을 발현할 때, 먼저 비천연아미노산 생산과련 효소를 발현하고, 나중에 목적 산업효소를 발현하는 2단계 단백질 발현 시스템을 구축함. 3) 다중영양요구균주(예, Ile, Met, Pro, Trp 그리고 Leu의 영양요구주인 대장균 JE5360)를 이용하여 여러 종류의 비천연아미노산을 병렬로 효소에 도입하는 다중 잔기특이적 도입방법의 개발, 4) 다중 비천연아미노산이 병렬 도입된 효소에서 활성과 안정성이 개량된 효소의 선별 및 특성 연구, 5) 다중 영양요구균주에 2l^th tRNA/synthetase pair를 동시 발현 또는 개량된 synthetase를 이용하여 다중 비천연아미노산의 병렬도입과 동시에 추가적으로 bio-orthogonal 반응성이 있는 비천연아미노산의 위치특이적 도입방법의 개발을 통한 고정화가 가능한 효소의 생산 및 개량된 효소의 고정화/conjugation 방법 개발, 6) 효소의 mutant library를 구축하고, 비천연아미노산을 도입하여 효소의 특성이 개량된 변이효소를 선별하는 비천연효소공학을 이용한 효소의 방향성 진화, 7) 발효조를 이용한 비천연아미노산이 도입된 효소의 대량생산 방법의 확립, 8) 이렇게 해서 생산된 목적효소(트랜스아미나제, 아민탈수소효소, P450)를 이용하여 유용성 화합물의 고농도 생산을 위한 반응공정의 확립.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 수행되는 연구는 기존 비천연아미노산 도입을 통한 효소개량의 한계점들을 극복하는 것으로 비천연효소공학기술을 산업적으로 유용한 효소에 적용하여 다양한 종류의 차세대 산업효소의 개발이 가능함을 보였고, 개발된 효소들을 산업적 효소반응공정에 적용하는 것이 가능해질 것임. 해당내용은 효소공학 분야에서 산업적/기술적/학문적 측면에서 세계 최고 수준의 연구 내용으로, 본 연구를 통해 국내 단백질 기반 기술 및 산업 수준을 한 단계 올릴 수 있는 계기가 될 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구의 목표 및 내용 ... 5
• 다. 연차별 연구의 목표 및 내용 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 가. 세부 연구목표에 따른 달성도 ... 8
• 나. 핵심 수행내용 및 결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 30