초록 ▼

■ 연구개요
본 연구의 최종목표는 생물학적으로 화학물질을 생산할 때 환원력으로 요구되는 미생물내 NADPH 농도를 높일 수 있도록 기존의 직선형 Pentose Phosphate Pathway (PPP)를 순환형 PPP으로 전환하는 것이다. 더 나아가, 대사 공학적 설계를 통해 새롭게 개발된 인공미생물을 이용하여 생합성시 다량의 NADPH를 요구하는 고부가의 물질인 3-hydroxypropionic acid (3HP)를 glucose로부터 10g/L이상 생산할 수 있는 생물학적 시스템을 개발한다.

■ 연구 목표대비

■ 연구개요
본 연구의 최종목표는 생물학적으로 화학물질을 생산할 때 환원력으로 요구되는 미생물내 NADPH 농도를 높일 수 있도록 기존의 직선형 Pentose Phosphate Pathway (PPP)를 순환형 PPP으로 전환하는 것이다. 더 나아가, 대사 공학적 설계를 통해 새롭게 개발된 인공미생물을 이용하여 생합성시 다량의 NADPH를 요구하는 고부가의 물질인 3-hydroxypropionic acid (3HP)를 glucose로부터 10g/L이상 생산할 수 있는 생물학적 시스템을 개발한다.

■ 연구 목표대비 연구결과
□ 1차년: 당 대사속도가 상대적으로 느린 EMP의 phosphofructokinase 효소를 코팅하는 pfkA/B 두 종의 유전자를 제거함으로써 EMP를 완전하게 비활성화 시킨 후 PPP와 EDP에만 의존하여 살아가는 균주를 제작하였다. 상기 균주를 M9(glucose 0.5%) 배지에서 장기간 계대배양하였고, 모 균주보다 약 6.6배 향상된 성장률을 보인 균주를 얻었다. 상기 균주를 대상으로 유전자 돌연변이 분석을 통해 6개의 유전자 돌연변이가 성장률을 향상시키는데에 영향을 주었다는 사실을 확인하였다.

□ 2차년: 실험실 적응 진화를 통해 얻은 돌연변이 균주가 높은 NADPH 요구성을 보이는 3HP 생산에 적합한지 확인하기 위하여, 3HP 생산 기구를 성공적으로 도입하였다. 상기 균주는 모 균주에 비해 약 1.6배 높은 3HP 생산을 보였다.

□ 3차년: 3HP에 요구되는 NADPH를 더욱 많이 공급하기 위하여, 진화된 돌연변이 균주에서 EDP로의 핵심 대사 경로를 순환형 PPP로 전환하였다. 해당 균주는 20 g/L의 글루코스로부터 2.65 g/L의 3HP를 생산하였고, 이는 동일한 3HP 생산 기구를 도입한 모 균주에 비해 3.2배 더 높았다.

■ 연구개발결과의 중요성
□ 플랫폼 산업균주 확립: 본 연구에서 개발한 인공미생물은 화학물질을 생산할 때 환원력으로 요구되는 미생물 내 NADPH 농도를 높일 수 있도록 합성된 대사경로를 갖고 있다. 이 인공미생물은 많은 NADPH를 요구하는 대사경로로부터 화학물질을 생산하는 플랫품의 산업 균주로 활용 가능성이 높다고 사료된다.

□ 고부가가치 플랫폼 화학물질 생산: 개발된 인공미생물을 활용한다면 생합성시 다량의 NADPH를 요구하는 고부가가치 플랫폼 물질인 3HP를 빠르게 생산할 수 있고 생산단가를 줄일 수 있다고 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 1차년 ... 4
• 나. 2차년 ... 6
• 다. 3차년 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 가. 연구결과의 의미 ... 10
• 나. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 25