초록 ▼

□ 연구개요
▶ 본 과제는 (1)복잡한 다중 효소반응을 특정 단위반응의 수행에 필요한 효소들을 묶어 모듈화하고, 개별 [모듈]을 최적화한 뒤, (2)각 [모듈]들을 단위로하여, 산업적으로 중요한 다양한 목적 화합물 각각에 대한 [조합모듈]을 디자인·최적화하고, (3)이를 이용한 생물공정의 개발을 목표로함. 지방산 유도체의 반응에 관여하는 여러 종류의 효소들을, 수산화(H^M), 아민화(A^M), 환원(R^M), 산화(O^M) 반응으로 모듈화하여 바이오매스유

□ 연구개요
▶ 본 과제는 (1)복잡한 다중 효소반응을 특정 단위반응의 수행에 필요한 효소들을 묶어 모듈화하고, 개별 [모듈]을 최적화한 뒤, (2)각 [모듈]들을 단위로하여, 산업적으로 중요한 다양한 목적 화합물 각각에 대한 [조합모듈]을 디자인·최적화하고, (3)이를 이용한 생물공정의 개발을 목표로함. 지방산 유도체의 반응에 관여하는 여러 종류의 효소들을, 수산화(H^M), 아민화(A^M), 환원(R^M), 산화(O^M) 반응으로 모듈화하여 바이오매스유래 식물성 오일로부터 다 품종의 고부가가치 장쇄 바이오플라스틱 단량체 생산을 위한 대장균 기반 생물공정을 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▶ 본과제를 수행하며 제안한 원료물질 (팜커넬 오일 등의 식물유와 폐식용유)로부터 다양한 목적산물들을(고성능 나일론, 폴리에스터, 폴리우레탄의 단량체인 장쇄 아미노지방산, 다이액시드, 다이올, 다이아민, 아민올) 효과적으로 생산할수 있는 시스템을 확립하였음.
▶ 이를 위해서 다중 효소반응의 개별 [모듈]을 최적화한 뒤, [조합모듈]을 디자인·최적화하고, 이용한 생물공정을 성공적으로 개발하였음. 그 대표적인 예로 (1) 지방산으로부터 오메가-수산화 지방산의 생산, (2) 지방산으로부터 오메가-아미노지방산의 생산, (3)지방산으로부터 다양한 바이오플라스틱 단량체 생산, (4) 사이클로아킬아민으로부터 나일론6 단량체 생산, (5) 사이클로헥산올로부터 나일론6단량체 생산, 사이클로헥산올로부터 나일론6,6 단량체인 1,6-헥사메틸렌다이아민 생산, (6) 5-Hydroxymethylfurfural(HMF)을 이용한 다양한 바이오플라스틱 단량체의 생산 등이 가능한 다품종 바이오플라스틱 생산 생물공정을 개발하였음.
▶ 즉, 다양한 바이오플라스틱 단량체 전환 반응에 관여하는 여러 종류의 효소들을, 수산화(H^M), 아민화(A^M), 환원(R^M), 산화(O^M) 반응으로 모듈화하여 바이오매스유래 식물성 오일로부터 다 품종의 고부가가치 장쇄바이오플라스틱 단량체 생산을 위한 대장균 기반 생물공정을 개발하여 연구목표로 제시한 내용을 모두 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▶ 본 과제는 단순한 단일효소 반응이 아닌, 다단계 효소반응을 대장균을 이용하여 모듈화하고 조합모듈의 최적화에 관한 내용으로 다단계 효소반응공정의 중요한 모범예가 될 것임. 단순히 특정 사슬길이의 지방산에 제한되지 않고, 다양한 사슬길이의 단량체의 생산이 가능함음 물론, 모듈의 조합을 통하여 fatty alcohol, fatty aldehyde, fatty amine 등의 다품종 고부가가치 고분자 단량체의 생산에 관한 것임. 본 과제에서 개발된 조합모듈은 중요한 플랫폼 기술이 될 것임.
▶ 지방산 생산경로, TCA 회로 등 지방산 대사경로의 최적화를 통해 저가의 탄소원을 이용한 지방산 생산 발효공정의 개발이 가능하기 때문에, 본 과제를 통해 개발된 플랫폼 기술과 결합되면 발효를 통한 다품종 장쇄 바이오플라스틱 단량체의 생산이 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목표 ... 4
• 나. 연차별 연구목표 ... 4
• 다. 연구의 추진전략 및 방법 ... 5
• 라. 연구의 필요성 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 가. 대표1: 지방산으로부터 오메가-수산화 지방산의 생산 ... 7
• 나. 대표2: 지방산으로부터 오메가-아미노 지방산의 생산 ... 8
• 다. 대표3: 지방산으로부터 다양한 바이오플라스틱 단량체 생산 ... 9
• 라. 대표4: 사이클로아킬아민으로부터 나일론6 단량체 생산 ... 10
• 마. 대표5: 사이클로헥산올로부터 나일론6 단량체 생산 ... 11
• 바. 대표6: 사이클로헥산올로부터 나일론6,6 단량체인 1,6-헥사메틸렌다이아민 생산 ... 12
• 사. 대표7: 5-Hydroxymethylfurfural(HMF)을 이용한 다양한 바이오플라스틱 단량체의 생산 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 37