| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 미래형 바이오공정에 필요한 미생물시스템은 (1)높은 온도·압력·산도, 고농도 알코올·유기산·염류에 대한 다중내성을 보유하고 (2)유전자 조작이 가능하고 (3)알코올·유기산 등의 고기능성 바이오케미컬 생산에 이용가능한 특성을 보유해야함. 본 연구과제의 최종목표는 미래형 바이오공정에 적합한 식품유래 고성능 유전자 재조합 다중내성 효모 플랫폼을 개발하는 것임. 이를 위해서, 식품유래 다중내성 효모 선별, 생리적 특성 분석 및 영양요구성 변이주 개발, 유전체·대사체 분석을 통한 다중내성 특성규명 및 유전자 재조합 고성능 효모시스템 설계, 고부가가치 젖산 생산용 고성능 다중내성 재조합 효모 개발 및 발효공정 최적화 등의 연구내용을 수행하였음 □ 연구결과 와인유래의 I. orientalis MTY1 균은 50g/L 젖산 농도, pH2~9, 42℃, 아세트산에 대한 다중내성을 보였음. MTY1의 유전자 재조합 효모를 제조하기 위해서 5-FOA, 5-FAA등 대사물질 아날로그에 대한 내성 시험을 하였고, 다양한 항생제에 대한 균주선별작업 및 외래유전자 발현을 위한 벡터시스템을 구축하였음. I. orientalis MTY1의 생리적 특성을 시스템 수준에서 규명하기 위해서 next-generation sequencing 기술로 genome, RNA, 미토콘드리아 유전체 등의 전체 염기서열을 분석 완료하였고, LC-MS를 이용한 metabolomics 분석을 수행하였음. MTY1 균주는 10.7M base pair의 염색체 크기, 약4,840개의 유전자, 505.78 aa의 평균 아미노산 길이의 단백질을 암호화하고 있고, 4,008개의 Pfam domain annotation (82.80%)으로 결정됨. 효모의 외래유전자 발현을 위해 yEGFP 형광단백질 유전자를 도입한 효모용 플라스미드 1종 제조, I. orientalis 유래의 URA3 유전자 및 PGK1 프로모터 시퀀스, origin of replication 시퀀스 등 3종 유전자를 확보, CRE mediated seamless gene deletion 시스템 1종을 구축, loxP-marker gene과 Cre gene을 이용한 loxP gene disruption cassette을 활용한 염색체 제거기술 정보를 확보, Cas9-based gene deletion을 위한 Cas9 유전자를 포함한 플라스미드를 제작하였음. 홍조류 유래 당류를 효율적으로 이용할 수 있는 효모와 이를 이용한 바이오소재의 생산을 완료하였고, D-형 젖산생산을 위한 LDH 유전자 발현시스템 및 발현 효모를 제작하였고 회분식 배양 수준에서 LDH 생산공정을 수립하였음 □ 연구결과의 활용계획 미래형 바이오공정에 적용가능한 고성능 미생물 개발 관련 원천기술을 확보함으로써 upstream에서 downstream까지 일련의 바이오·발효공정기술을 보유할 것임. 고성능 다중내성 효모 플랫폼 기술은 숙주세포의 안전성과 다양한 환경인자에 대한 내성, 수월한 유전자 재조합 기술을 보유하고 있기 때문에 기존에 개발된 바이오케미컬 생산기술을 빠르게 대체할 수 있음. 다중내성에 대한 연구보고는 제한적이기 때문에 impact가 높은 학술논문을 발표할 수 있음. 유전공학·단백질공학·대사공학·발효공학·시스템생물공학 기술의 융합으로 부가가치 창출을 위한 다학제간 체계를 설계할 수 있을 것으로 예상함 ( 출처 : 요약문 5p ) |
