초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 염색체공학, 단백질공학 및 발효공학이라는 세 학문의 융합을 통해서 현재 인류가 직면한 에너지 문제를 해결하고자, Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) 맞춤형 인공 미생물을 염색체공학을 사용하여 제작하고, 이를 이용하여 해조류 바이오매스(한천)로부터 바이오에탄올 전환을 극대화하는 핵심 원천기술 개발을 목표로 함
- 한천 바이오매스로부터 단일 SSF 균주만 이용한 바이오에탄올 생산은 아직 보고된 바 없는 진행단계이며,

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 염색체공학, 단백질공학 및 발효공학이라는 세 학문의 융합을 통해서 현재 인류가 직면한 에너지 문제를 해결하고자, Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) 맞춤형 인공 미생물을 염색체공학을 사용하여 제작하고, 이를 이용하여 해조류 바이오매스(한천)로부터 바이오에탄올 전환을 극대화하는 핵심 원천기술 개발을 목표로 함
- 한천 바이오매스로부터 단일 SSF 균주만 이용한 바이오에탄올 생산은 아직 보고된 바 없는 진행단계이며, 효율적이고 안정적인 바이오에탄올 생산 기술을 확립하는 것이 최종 목표임

◼ 전체 내용
- 바이오에탄올 생산에 적합한 효모숙주균주의 선정
- 해조류 바이오매스로 한천을 당화하기 위한 동시발현시스템 구축
- 효모 염색체에 한천분해효소를 코드하는 유전자의 발현 cluster 도입
- 한천 당화 및 galactose 이용능 증가를 위한 효모인공염색체 구축
- 한천올리고당 및 발효당(galactose) 생산성 검증
- 바이오에탄올 생산을 위한 발효 공정의 최적화 검증

□ 연구개발성과
- 바이오에탄올 생산에 적합한 효모숙주균주의 선정: 효모균주를 대상으로 galactose 대사능, 내열성 및 에탄올 생산성을 비교 조사하여 최적의 효모균주를 선정했음
- 해조류 바이오매스로 한천을 당화하기 위한 동시발현시스템 구축: 해양미생물 유래의 α-agarase를 코드하는 유전자 및 β-agarase를 코드하는 유전자를 확보하여 한천 분해효소의 분비생산을 위한 유전자 발현 cassette를 구축했음
- 효모 염색체에 한천분해효소를 코드하는 유전자의 발현 cluster 도입: 각각의 한천 분해효소 유전자 발현 cassette를 순차적으로 효모염색체에 도입하고 도입된 각 유전자의 안정적인 발현을 확인했음
- 한천의 당화 및 galactose 이용능 증가를 위한 효모인공염색체 구축: 효모염색체에 도입된 한천분해효소 유전자 발현 cassette 및 galactose epimerization 관련 유전자군을 가진 염색체의 영역을 PCS법을 이용하여 인공염색체화 했음
- 한천올리고당 및 발효당(galactose) 생산성 검증: 인공염색체를 가진 균주를 이용한 한천올리고당 및 발효당(galactose)의 생산을 확인했음
- 바이오에탄올 생산을 위한 발효 공정의 최적화 검증: 인공염색체를 가진 균주를 이용하여 바이오에탄올 생산을 위한 발효 공정을 최적화하여 한천바이오매스로부터 바이오에탄올을 안정적으로 생산했음

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 제3세대 바이오매스인 해조류 다당의 효율적인 이용 및 바이오연료 생산과정에서 해결해야 할 문제점들에 대해, 본 연구에서 개발된 한천분해효소의 안정적 발현과 염색체공학을 통해 개발된 균주는 당화발효 공정 비용 및 시간절감 효과로 다양한 생물산업에 활용될 것이라 기대되며, 염색체공학기법을 이용하여 다양한 바이오매스에 응용 및 그 활용가치를 높일 수 있으리라 생각됨
- 발효공정 기술 분야에서 우리나라의 국제 경쟁력은 비교적 높은 것으로 평가되고 있고 기술 안정화단계에 있지만 새롭게 제작되는 다양한 인공 합성미생물을 공장 수준의 생물반응기에 적용하기 위해 필요한 운전 인자를 효과적으로 확보하여 공정을 최적화하는 연구가 필요함에 따라 본 연구의 결과를 그 기초자료로 활용 가능
- 본 연구는 현재 바이오연료 생산과정에서 필요로 하는 원천기술을 개발하는 실용 연구로서, 본 연구를 통해 얻어진 주요 연구개발 결과는 바이오에너지 생산성 향상을 위한 매우 중요한 기초, 원천기술을 제공할 것임

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 최종 목표 ... 6
• 3) 연구의 추진전략 및 연구범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 19
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 20
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 21
• 6. 참고문헌 ... 21
• 끝페이지 ... 21