| 초록 |
□ 연구개요 바이오산업이 더욱 확대되기 위해서는, 미생물 배양 공정에 투입되는 기질과 대량의 수자원 비용 및 수급문제를 해결하여 경제성을 확보할 수 있어야 함. 해양 환경은 1) 차세대 바이오매스로 여겨지는 해조류 및 2) 바닷물이 풍부하지만, 기존의 산업 균주들이 해양 바이오매스의 일부만 대사할 수 있거나 대사효율이 낮다는 점, 해수의 염분조건에서는 배양이 불가능하다는 점 등의 문제 해결책이 요구됨. 따라서 본 연구과제는 해수 환경에서 난분해성 복합 해양바이오매스 대사가 가능한 신규 해양미생물을 활용하고, 이의 인공진화 및 융합오믹스 분석을 바탕으로 유전자 부품 기반 신규 해양미생물 조작 기술 개발을 통해 해양 환경 맞춤형 바이오화합물 (카로테노이드, 이소펜테놀) 고생산 전환공정 개발을 최종 목표로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 난분해성 해양바이오매스 고속대사 신규 균주의 유전체 규명 - 불가사리의 내장으로부터 분리한 알긴산 대사가능 균주의 유전체를 분리하고 오믹스 기술을 통한 서열분석을 완료했음. - UBCG, MEGA-X 등의 오믹스 도구를 이용해 새로운 균주임을 확인하였고 국제적 규약에 따라 ‘Vibrio sp. SP1’으로 명명함. - 단백질 암호화 서열 중 알긴산 대사에 관여하는 유전자를 자동 및 수동으로 발굴하여 알긴산 대사에 필요한 모든 유전자가 존재함을 증명하였음.또한 비메발론산 경로에 관여하는 유전자도 존재함을 증명함. 2. 전사, 번역 속도 조절 유전자 발현 부품 발굴을 통한 균주개량 - 신규 균주에서 사용가능한 항생제 목록을 카탈로그화 하였음. - p15A, cloDF13, RSF, pUC, pMB1 복제원점이 신규 균주에서 호환가능함을 전기천공법으로 확인하고, 각 복제원점의 복제수를 측정함. - p15A, cloDF13, RSF, pUC 복제원점의 안정성과 발현 균일성을 측정함. - 합성 프로모터 4종에 대해 발현량을 측정하고, lacI 기반 억제시스템이 작동함을 확인하였음. 이를 이용하여 산물 생산을 위한 합성회로를 제작함. 3. 합성생물학 기반 신규미생물의 유전체 재설계-편집을 통한 목표 화합물 생산 - 라이코펜과 베타카로틴 생산을 위해 이종 단백질을 합성회로로 발현하였고 이를 통해 알긴산과 톳가루를 탄소원으로하여 라이코펜과 베타카로틴을 생산 하였음. - 메발론산경로와 가수분해효소를 합성회로로 제작하여 형질전환시켰고 이를 통해 알긴산을 이소펜테놀로 변환하였음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ㅇ 연구개발결과의 중요성 - 신규 균주는 정제하지 않은 해양바이오매스를 고부가가치산물로 변환할 수 있음을 보여주었기에 친환경 제품의 수요 증가에 대한 해답이 될 수 있음. - 신규 균주는 포도당을 사용하여 대사산물을 생산한 타 균주에 비해 높은 생산량을 달성했으므로 녹색산업을 위한 플랫폼 균주로써의 잠재력을 보였음. - 신규 균주 분석 및 엔지니어링을 위해 개발한 방법론은 추후 다른 난분해성 바이오매스 활용가능균주가 발견되었을 때 신속한 균주 개량을 가능하게 할 것임. ㅇ 연구개발성과의 활용 및 계획 - 메발론산경로와 비메발론산경로의 동시발현을 통해 목적화합물 생산효율을 증대시킬 계획이며, 균주 자체의 고효율 가수분해효소를 발굴하여 이소펜테놀의 생산량을 증대시킬 계획임. - 최근 주목받는 고속성장 미생물에 발굴한 신규 균주의 알긴산 대사회로를 적용하여 활용 가능한 탄소원이 확장된 플랫폼 균주를 제작할 계획임. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
