초록 ▼

□ 연구개요
키틴은 지구상에서 두번째로 풍부한 바이오 폴리머이며, 질소를 포함하기 때문에 해수 환경에서 미생물이 기질로 활용할 수 있다면 미생물 배양 공정의 비용을 낮출 수 있음. 키틴을 분해하는 미생물들이 보고되고 있지만, 대사 경로에 대한 정보가 부족하고 현재 모델균주외의 미생물은 대사공학적 접근이 어려움. 따라서 본 과제를 통해 키틴 동화가 가능한 신규 균주를 발굴하고, 오믹스 분석을 통해 전사, 번역 및 각 조절 네트워크들을 포함하는 정밀 유전체 지도를 작성하고자 함. 또한 신규 균주의 개량을 위한 유전체 재설계 및 다

□ 연구개요
키틴은 지구상에서 두번째로 풍부한 바이오 폴리머이며, 질소를 포함하기 때문에 해수 환경에서 미생물이 기질로 활용할 수 있다면 미생물 배양 공정의 비용을 낮출 수 있음. 키틴을 분해하는 미생물들이 보고되고 있지만, 대사 경로에 대한 정보가 부족하고 현재 모델균주외의 미생물은 대사공학적 접근이 어려움. 따라서 본 과제를 통해 키틴 동화가 가능한 신규 균주를 발굴하고, 오믹스 분석을 통해 전사, 번역 및 각 조절 네트워크들을 포함하는 정밀 유전체 지도를 작성하고자 함. 또한 신규 균주의 개량을 위한 유전체 재설계 및 다양한 합성생물학 조절 도구 개발함으로써 키틴 활용 미생물세포공장 플랫폼 균주를 제공하고자 함.
해수 환경 키틴 활용 플랫폼 균주를 기반으로 바이오 화합물 생산 공정을 개발함으로써 해양 폐기물을 자원화 하고 경쟁력 있는 White Biotech 산업이 가능할 것임.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 저비용 고효율의 미생물 배양공정을 위해 해양 샘플로부터 키틴 동화 균주를 성공적으로 분리하였고, 분리한 균주에 대해 염류 농도, 온도 등 배양 조건을 최적화 한후, 항생제 내성, 여러 탄소원에 대한 대사를 프로파일링 수행하였음. 동정된 균주는 키틴 기질에 대해 적응 진화시킴으로써 키틴 분해 형질이 있음을 확인하였음.
• 신규 분리 균주에 대한 융합오믹스 분석을 통해 신규 미생물의 유전체 데이터를 바탕으로 균주의 신규성을 확인하였으며 키틴 대사능에 관여하는 유전자와 유용 대사산물인 라이코펜 생산경로의 일부를 보유하고 있음을 확인하였음.
• 발굴한 신규 균주에 활용 가능한 다양한 합성 프로모터 및 플라스미드를 확보하여 신규 균주에서의 성능을 확인하였음.
• 신규 균주에서 활용 가능한 CRISPR 기반 유전자 재조합 프로토콜 및 플라스미드를 개발하여 유전체 편집에 활용하였음. 기존의 재조합 효소를 포함하여 신규 균주에서 발견된 재조합 효소의 효율과 조작부를 지정하기 위한 DNA 상동서열의 길이를 최적화하였고, 잔여 서열을 남기지 않도록 CRISPR 기반 선별이 가능함을 입증하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 신규 분리된 균주에 대한 융합오믹스 분석을 통해 대사 경로에 대한 생물학적 정보를 포함하는 정밀 유전체 지도를 제공하고, 유전자 발현 조절에 필요한 생물학적 부품들을 확보하여 키틴 활용 균주의 대사 재설계 방법을 제공함. 신규 균주에 적용 가능한 유전자 재조합 방법, 인공 플라스미드등 재설계 대사 경로 도입을 위한 합성생물학 기술이 개발될 경우 키틴으로부터 다양한 목적 화합물 생산하는 플랫폼 균주가 될 수 있음.
• 극히 초기인 키틴 기반 바이오리파이너리 산업의 플랫폼균주를 개발함으로써 비용을 들이며 처리되는 해양폐기물을 자원화 하고, 바닷물을 미생물 배양에 사용함으로써 생산 공정에 투입되는 기질과 수자원, 이들의 운반 비용 등 전반적인 생산 공정 비용을 감축함으로써 생물학적 공정의 경제성을 확보할 수 있음. 키틴 바이오리파이너리는 자연계 질소를 순환시키고, 키틴 함유 폐기물에서 방출되는 암모니아와 질산염이 일으키는 토양과 수질오염을 예방하는 친환경 산업이 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 최종목표 ... 4
• 2. 수행과제의 창의성 및 도전성 ... 4
• 3. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1. 해수 환경 맞춤형 키틴 동화 균주 확보를 위한 전략 ... 5
• 2. 해수 기반 키틴 동화 균주 효율 최대화 전략 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1. 학문적 파급효과 ... 12
• 2. 기술 및 산업적 파급효과 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 20