| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 본 연구는 폐자원에 해당하는 일산화탄소(CO)를 기반으로 하여 바이오연료/원료로 이용 가능한 2,3-BDO 생산에 필요한 생명공학 기술을 확보하는 것을 목표로 함. 이와 같은 목표를 이루기 위한 요소기술로 CO 이용성이 높은 미생물의 확보 및 개량 기술 등을 확보하고자 함. 미생물 확보 기술은 우수 균주의 선별, 특성 분석, 배양조건 최적화 등을 포함함. 미생물 개량 기술은 대사 재설계에 필수적인 유전학적 기술과 도구의 확보, 이를 적용한 재조합 균주의 생산과 최종 산물의 생산 검증 등을 포함. 1. CO 유래 2,3-BDO 생산 미생물 확보: CO 전환 미생물 확보, 균주 특성 분석 2. CO 유래 2,3-BDO 생산 미생물 확보: 다양한 CO 전환 미생물 분리 및 동정 3. CO 유래 2,3-BDO 생산 미생물 선정: 균주들의 CO전환율/BDO 생산성 분석 4. Genetic toolbox 확립: Toolbox 확보 및 검증 5. 균주개량을 통한 2,3-BDO 생산성 증가: 재조합 균주 제작, 적응진화 유도 및 유전적 변이 조사, 개량 균주 배양특성 분석 6. 저등급 CO 전환 산물로부터 2,3-BDO 생산 대사회로 제작 □ 연구개발성과 환경시료로부터 확보한 다양한 미생물들 중에서 CO를 이용하는 다수의 미생물을 확보하였으며 이들 중 2,3-BDO를 생산하는 미생물도 다수 확보함. 최소 2종이 신종으로 향후 개량 및 실증연구 대상이 될 원천균주 확보의 의미가 큼. 새롭게 구축된 2,3-BDO 검출을 위한 HTS 시스템은 향후 새로운 균주 스크리닝, 대량의 돌연변이 스크리닝 등 1차 검출 방법으로 활용이 가능함. CO 이용성이 높은 균주를 확보하기 위하여 분리균주 2종의 적응진화를 유도하여 CO 이용성 증가하고 성장 속도, 세포농도가 증가한 균주들을 확보함. 무작위 돌연변이 방법을 추가로 실시하여 CO 저항성이 높고 CO 이용성이 증가하며 2,3-BDO 생산성이 야생종에 비해 약 6배 증가한 돌연변이종을 확보함. 이를 향후 재조합 균주 제작의 호스트로 사용하여 2,3-BDO 생산성을 높이는데 활용하고자 함. 연구 실적물/ 논문: 국내 1편, 국제 3편, 특허출원: 국내 2건, 국외 2건, 초청강연실적: 3건, 학술대회논문발표: 국내 1건, 국제 8건 □ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) 미생물 스크리닝: 국내 다양한 환경으로부터 분리된 균주는 원천 기술로 확보 의미가 큼. 1단계를 통하여 확보된 CO 이용 균주는 향후 2,3-BDO 외 다양한 바이오케미칼 생산 균주로서의 가능성을 스크리닝해 볼 수 있는 생물자원으로서 활용할 수 있음. genome editing CRISPR/Cas9 시스템: 유전자 결여 (deletion) 또는 외래유전자 삽입 (insertion) 등의 genome editing을 위하여 구축된 CRISPR/Cas9 시스템은 다른 미생물에도 변형시켜 적용할 수 있음. 가스 발효 배양 시스템: 재조합 CO 전환 균주 제작 연구는 아직 전세계적으로도 초기 단계이므로 CO 전환 바이오산물 생산 시스템 발전에 발판을 마련해 줄 것으로 예상됨. CO를 이용한 가스발효를 통한 균주 분리, 균주 배양 등 시스템 구축을 통해 사업단의 타과제 연구자들에게 노하우 및 정보 제공할 수 있음. 장내 혐기세균 분리, 배양 관련 국내 연구자들과도 협력할 수 있음. (출처 : 요약문 4p) |
