초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
- 본 연구에서는 목재부후균의 유전정보를 활용하여 바이오매스의 효소적 와해 시스템에 필요한 모든 유전자 및 효소시스템을 확보하고, 이를 이용하여 리그노셀룰로스 복합구조의 효소적 와해 기작을 규명하며 와해과정을 통해 생산되는 부산물들을 바이오화학 소재로 최대로 활용 할 수 있는 모델을 제시하는 것을 목표로 했으며 다음과 같은 연구를 진행하였음.
1. 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 고발현 및 바이오매스 분해용 최적 효소조합 구축
- 백색부후균 Phanerochaete chrysosporium

□ 연구의 목적 및 내용
- 본 연구에서는 목재부후균의 유전정보를 활용하여 바이오매스의 효소적 와해 시스템에 필요한 모든 유전자 및 효소시스템을 확보하고, 이를 이용하여 리그노셀룰로스 복합구조의 효소적 와해 기작을 규명하며 와해과정을 통해 생산되는 부산물들을 바이오화학 소재로 최대로 활용 할 수 있는 모델을 제시하는 것을 목표로 했으며 다음과 같은 연구를 진행하였음.
1. 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 고발현 및 바이오매스 분해용 최적 효소조합 구축
- 백색부후균 Phanerochaete chrysosporium의 유전체 분석 및 secretome 분석을 통해 알려진 모든 lignocellulosic complex 분해효소의 cloning 및 발현
- 진균발현체계를 이용한 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 고생산: lignin peroxidase 발현의 문제점인 저생산성을 극복하여 고생산 숙주균주 제작 및 고발현 유도
- 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 특성 확인 및 최적 효소조합 구축: 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해에 필요한 효소들을 혼합하여 최적의 효소적 분해 조건을 구축
2. 리그노셀룰로스 복합 구조의 효소적 와해과정 monitoring 및 성분분석
- 리그닌 및 헤미셀룰로스의 선택적 분해에 따른 구조분석: bioimaging 및 성분분석
3. 리그노셀룰로오스 와해산물의 바이오화학소재 생산 모델 구축
- 효소적 또는 화학적 분해된 리그닌 산물의 구조분석 및 활용모델 제시
- 헤미셀룰로스 분해산물인 xylose, arabinose, mannose의 바이오화학소재 생산모델 제시

□ 연구결과
1. 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 고발현 및 바이오매스 분해용 최적 효소조합 구축
- 백색부후균 Phanerochaete chrysosporium의 lignin 분해효소의 cloning 및 발현
- 진균 발현체계를 이용한 리그닌 및 헤미셀룰로스 분해효소의 고생산
- 헤미셀룰로스 분해에 필요한 효소들의 혼합을 통한 최적의 효소적 분해 조건을 구축
2. 리그노셀룰로스 복합 구조의 효소적 와해과정 monitoring 및 성분분석
- 리그닌 유사체의 산화적 분해과정 구축 및 laccase를 통한 리그닌 분해 모델 구축
3. 리그노셀룰로오스 와해산물의 바이오화학소재 생산 모델 구축
- 효소적 또는 화학적 분해된 셀룰로오스의 구조분석 및 활용모델 제시

□ 연구결과의 활용계획
- 리그닌 및 리그노셀룰로스 콤플렉스의 구조적 와해특성 확인에 따른 논문투고
- 바이오매스의 구조에 따른 효소-기질 구조 기능에 대한 모델제시 및 식물 적용 정보제공
- 바이오매스의 환경친화적 전처리 방법의 개발 및 부산물의 이용률 극대화 및 특허출원
- 리그닌 및 리그노셀룰로스 콤플렉스의 구조적 와해특성 확인에 따른 실용화 기술개발
- 바이오매스의 환경친화적 전처리 방법의 개발 및 부산물의 이용률 극대화
- 환경친화적 당화 공정기술을 통한 바이오매스 기반 화학소재의 개발의 기술이전 및 사업화

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
- Lignocellulosic biomass is a complex structure with crystalline cellulose, hydrated hemicellulose, and lignin degradation is the key to making polysaccharide components of the lignocellulosic biomass available for breakdown, because the lignin is a complex hydrophobic and un

□ Purpose& contents
- Lignocellulosic biomass is a complex structure with crystalline cellulose, hydrated hemicellulose, and lignin degradation is the key to making polysaccharide components of the lignocellulosic biomass available for breakdown, because the lignin is a complex hydrophobic and undegradable chemical compound that plays the protection of polysaccharide.
- In order to understand the deconstruction mechanism of the ligninocellulose complex (LCC) of diverse biomass, followings will be conducted;
1. High expression and characterization of diverse ligninase and hemicellulases from fungi
2. Deconstruction of LCC structure by ligninases and their redox mediators
3. Molecular modeling of the reaction mechanism and enzyme structure on biomass

□ Result
1. Expression and characterization of diverse ligninase and hemicellulases from fungi.
- Cloning of lignin peroxidases from Phanerochaete chrysosporium and their expression in Pichia pastoris.
- Cloning of laccases from Fusarium spp and their expression in Pichia pastoris.
- Characterization of a novel manganese dependent endoglucanase belongs in GH family 5 from Phanerochaete chrysosporium.
- Optimization of enhanced enzymatic saccharification of barley straw using recombinant hemicellulases.
2. Development of deconstruction mechanism of LCC structure by ligninases and their redox mediators.
- Degradation of Thiazine dye Azure B and Azo dye Reactive Orange 16 as a lignin analogue through free radical reaction mechanism.
- Detoxification and degradation of lignocellulosic derivatives using laccase from Trametes versicolor.
3. Deconstruction of cellulose structure and its application for cellulose nano fiber.

□ Expected Contribution
- Publish of scientific results: characterization of lignin and cellulose structure
- Provide the information on the model proposed to the structure of plant cell wall
- Development of the utilization of the by-products released from biomass pretreatment

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 18
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 19
• 8. 참고문헌 ... 20
• 9. 연구성과 ... 21
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 21
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21
• 12. 기타사항 ... 23
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 24
• 끝페이지 ... 26