| 초록 |
연구개요 본 연구는 화석에너지의 대체체로 각광받고 있는 목질계 바이오매스의 활용을 위한 균주 개발로, 목질계 바이오매스 공정비용에서 높은 비중을 차지하는 전처리와 당화를 유기적이고 효과적으로 진행할 수 있는 균주의 개발을 목표로 함. 본 연구에 활용한 S. acidocaldarius는 초고온성 고세균으로 고온의 생장 조건과 다양한 당을 이용할 수 있다는 점이 산업화에 있어서 강점으로 작용하는 균주임. 본 연구에서는 S.acidocaldarius에 분자생물학적 기법을 활용하여 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 당화 경로를 재설계함으로써 목질계 바이오매스의 효율적 당화가 가능한 균주를 개발함. 연구 목표대비 연구결과 기존의 연구 목표는 크게 (1) 고온성 세균 및 고세균으로부터 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 분해에 관여하는 효소의 탐색 (2) S. acidocaldarius 내 외래 유전자 발현을 위한 단백질 발현 시스템 구축과 (3) 외래 유전자의 도입 및 발현을 통한 목질계 바이오매스 당화 균주의 개발로 나눌 수 있음. (1) 연구 결과 Caldicellulosiruptor bescii, Sulfolobus solfataricus 등의 세균과 고세균으로부터 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해 관련 유전자들을 확보함. 이들 중 S.solfataricus의 효소들이 S. acidocaldarius 내에서 높은 확률로 발현되어 활성을 나타내었으므로 우선적으로 선택되어 단백질 활성을 확인함. (2) 높은 단백질 발현양을 위해 강한 프로모터를 선별하였으나 단백질 발현이 효과적이지 않았음. 선진 연구그룹인 독일의 연구실로부터 안정적인 외래 단백질 발현이 가능한 벡터를 제공받음. 실험 결과 근연종이 아닌 균주의 단백질도 발현 가능함이 확인됨. (3) 선별 마커 유전자 없이 외래 유전자를 S. acidocaldarius 유전체 내에 도입하는 데에 성공함. 이를 바탕으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스로부터 생성되는 올리고당을 분해하는 효소를 유전체 내로 도입함으로써 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 동시 당화 가능 균주를 개발함. 연구개발결과의 중요성 본 연구는 초고온성 고세균을 활용한 목질계 바이오매스 당화 균주 개발 연구로, 국내의 미흡한 고세균 연구 분야의 기초 연구 활성화에 기여함. 본 연구에서는 목질계 바이오매스 활용에 있어서 일차적인 전처리 및 당화 공정에 본 균주의 활용가능성을 연구하였지만, 차후 화학적 전처리와 물리적 전처리 비용 없이 직접적으로 미생물을 이용한 목질계 바이오매스의 분해에 활용가능한지 검토할 수 있는 좋은 연구가 될 것임. 나아가 현재 개발된 균주의 추가적인 대사경로 조절을 통해 맞춤형 바이오연료 생산을 위한 균주 개발을 기대할 수 있음. (출처 : 요약문 3p) |
