• 미생물학회지
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• 제28권3호
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• pp.268-273
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• 1990

In order to elucidate the acid tolerance mechanism of Clostridium acetobutylicum against organic acid, the maintenance energy with added butyrate at different pH was determined. Maintenance coeffecient in acidogenic chemostat was higher at pH 6.5 than at pH 5.5 showing that this organism is an acidophile. The addition of butyrate at pH 5.5 and different dilution rate caused linear decrease of the cell concentration though $Y_{ATP}$ did not decrease with increasing undissociated organic acid. $Y_{ATP}$ decreased by increasing the concentration of undissociated organic acid at pH 5.0 by the addition of butyrate. From these results it is hypothesized that the ATP conaumption for pH stat of acidophile C. acetobutylicum is increased at the circumstance with over 30mM of undissociated organic acid.cid.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권4호
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• pp.725-729
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• 2016

A novel genome-engineering tool in Clostridium acetobutylicum was developed based on single-crossover homologous recombination. A small-sized non-replicable plasmid, pHKO1, was designed for efficient integration into the C. acetobutylicum genome. The integrated pHKO1 plasmid backbone, which included an antibiotic resistance gene, can be excised in vivo by Flp recombinase, leaving a single flippase recognition target sequence in the middle of the targeted gene. Since the pSHL-FLP plasmid, the carrier of the Flp recombinase gene, employed the segregationally unstable pAMβ1 replicon, the plasmid was rapidly cured from the mutant C. acetobutylicum. Consequently, our method makes it easier to engineer C. acetobutylicum.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권10호
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• pp.1702-1708
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• 2015

We have developed a new shuttle plasmid, designated as pLK1-MCS that can replicate in both Clostridium acetobutylicum and Escherichia coli, by combining the pUB110 and pUC19 plasmids. Plasmid pLK1-MCS replicated more stably than previously reported plasmids containing either the pIM13 or the pAMβ1 replicon in the absence of antibiotic selective pressure. The transfer frequency of pLK1-MCS into C. acetobutylicum was similar to the transfer frequency of other shuttle plasmids. We complemented C. acetobutylicum ML1 (that does not produce solvents such as acetone, butanol, and ethanol owing to loss of the megaplasmid pSOL1 harboring the adhE1-ctfAB-adc operon) by introducing pLK1-MCS carrying the adhE1-ctfAB-adc operon into C. acetobutylicum ML1. The transformed cells were able to resume anaerobic solvent production, indicating that the new shuttle plasmid has the potential for practical use in microbial biotechnology.

• 미생물과산업
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• 제18권3호
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• pp.2-9
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• 1992

이 논문에서는 대사공학에의 응용에 필수적이며 또한 그 자체의 기술이 학문적으로 상당히 관심을 끄는 C. acetobutylicum에서의 primary metabolic gene cloning에 대하여 정리해 보고자 한다. 우선 C. acetobutylicum의 primary metabolism과 일반적인 대사 조절에 대하여 간략히 살펴보고 이에 관여한 효소들과 gene cloning에 대하여 기술하고자 한다.

• KSBB Journal
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 1993

The acetone-butanol fermentation by C. acetobutylicum has gained increasing attention for the following reasons. First, the finite supply of petrochemical resources, combined with increasing concern over global environmental effects and the unstable nature of the price of petroleum has renewed interest in the development of fermentation technology that allows utilzation of biomass wastes for the production of alcohol. Second, it serves as excellent model system for understading the regulation and molecular biology of tightly regulated complex primary metabolism, and for applications of metabolic engineering. In this review various aspects of acetone-butanol fermentation by C. acetobutylicm including strain and fermentation characteristics, enzyme regulation, and solvent formation mechanism, and product recovery and summarized.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.226-232
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• 2013

부탄올을 생산하는 발효반응기에서는 아세톤, 부탄올 그리고 에탄올을 주로 생산하는 Clostridium acetobutylicum이 사용된다. 본 연구에서는 이 미생물을 이용한 발효공정의 개발을 위하여, Clostridium acetobutylicum ATCC824의 대사망의 동적 모델이 제안되었다. 많은 효소기반의 대사반응들로 구성된 대사망의 복잡성과 대사반응속도식의 비선형적 특성 때문에, 유전 알고리듬과 Levenberg-Marquardt 알고리듬이 결합된 효율적인 최적화 기법을 이용하여 회분식 발효반응기의 실험 결과값으로 58개의 반응속도상수들을 결정하였다. 그리고 이 반응속도상수 결정의 정확도를 제고하기 위하여, 유전자 조작을 통해 특정 대사경로를 차단한 미생물을 이용했을 때의 실험과 초기 글루코스의 농도를 다르게 한 실험들을 수행하여 개발된 대사망의 동적모델을 분석하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해서 개발된 대사망 모델의 정확도를 확인하였고, 이를 활용하여 발효반응공정의 생산성 향상을 위한 적절한 클로스트리듐의 개발과 발효반응기의 최적화를 위한 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제2권4호
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• pp.268-272
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• 1992

Alcohol dehydrogenase activity of Clostridium acetobutylicum ATCC 4259 was studied for its specificity against substrates in acidogenic and solventogenic cultures. The bacterium reduces propionate, valerate and caproate added to the medium to the corresponding alcohols. Acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldhyde, pentanal, and hexanal were used as the substrates by alcohol dehydrogenase, and all were reduced to the corresponding alcohols with varying affinities and reaction velocities. Acetaldehyde showed the lowest affinity and lowest velocity while the other aldehydes showed similar $K_m\;and\;V_max$ values. NADPH was used as the electron donor for the reduction of aldehydes. Alcohol dehydrogenase activity was low in acidogenic culture, and high in solventogenic culture.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권10호
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• pp.1393-1400
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• 2021

Acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation by the anaerobic bacterium Clostridium acetobutylicum has been considered a promising process of industrial biofuel production. Phosphotransbutyrylase (phosphate butyryltransferase, PTB) plays a crucial role in butyrate metabolism by catalyzing the reversible conversion of butyryl-CoA into butyryl phosphate. Here, we report the crystal structure of PTB from the Clostridial host for ABE fermentation, C. acetobutylicum, (CaPTB) at a 2.9 Å resolution. The overall structure of the CaPTB monomer is quite similar to those of other acyltransferases, with some regional structural differences. The monomeric structure of CaPTB consists of two distinct domains, the N- and C-terminal domains. The active site cleft was formed at the interface between the two domains. Interestingly, the crystal structure of CaPTB contained eight molecules per asymmetric unit, forming an octamer, and the size-exclusion chromatography experiment also suggested that the enzyme exists as an octamer in solution. The structural analysis of CaPTB identifies the substrate binding mode of the enzyme and comparisons with other acyltransferase structures lead us to speculate that the enzyme undergoes a conformational change upon binding of its substrate.

• KSBB Journal
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• 제5권1호
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• pp.9-17
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• 1990

Clostridium acetobutyloicum KCTC 1037의 용매 생성조건을 알기 위하여 pH변화와 인산제한의 조건 하에서 회분 배양과 연속 배양을 실시하였다. C. acetobut-ylicum KCTC 1037은 pH5.5나 6.5에서 보다 pH 4.5에서 잘 자라는 호산성이었으며, pH4.5의 진리되지 않은 부티르산이 약 20mM인 조건에서 용매 발효로 전환되었으나, pH5.5의 전리되지 않은 부티트산이 17mM인 조건에서는 용매 발효가 일어나지 않았다. 인산 제한 조건에서 배지에 인산이 KH$_2PO_4$나 $K_2HPO_4$0.1g/l이하인 경우 용매 생성량이 증가하였으나, 생육 속도에는 영향을 미치지 않았다. 인산제한 이단 연속배양에서 pH5.5인 stage1에서는 산생성기가 유지 되었고 한편 pH4.5인 stage2에서는 초기에는 용매가 생성 되었으나 150시간 이후에는 용매의 양이 감소되었으며 산생성기로 전환되는 등 불규칙한 발효 양상을 보였다. 또 pH5.0, 희석율 $0.05h^{-1}$인 stage2에서 전리되지 않은 유기산이 36mM인 조건에서도 용매 발효가 일어나지 않았다. 이러한 결과로서 C.acelobutylicumd의 용매 생성 조건은 산성 pH나 인산 제한 조건외에 균의 최대 에너지 생성을 유지하려는 대사와 관련 되었을 것으로 추측하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제45권3호
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• pp.236-242
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• 2017

본 연구에서는 미역을 이용하여 초고온 열산 가수분해, 효소 당화, 발효과정을 거쳐 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 실험에 대해 진행하였다. 초고온 열산 가수분해에서의 최적 조건은 10%의 slurry, 270 mM의 황산, $160^{\circ}C$에서의 7.5분이었다. 초고온 열산 가수분해는 열처리 시간을 줄이고 적은 농도의 황산을 사용해도 더 많은 당과 적은 저해물질을 생성해 낸다는 장점이 있다. 효소 당화에서는 Viscozyme L (${\beta}-glucanase$, Novozymes)을 12 unit/ml으로 처리하는 것이 25.1 g/l로 가장 많은 단당을 생성했다. 발효에서는 C. acetobutylicum KCTC 1724이 비교적 낮은 pH 5.0에서 많은 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 장점이 있었지만 mannitol을 모두 소비하지 못하는 단점이 있어 고농도의 mannitol 배지에 순치한 C. acetobutylicum KCTC 1724을 사용하여 발효를 진행하였다. 그 결과, 아세톤, 부탄올, 에탄올이 각각 0.99 g/l, 5.62 g/l, 2.44 g/l로 순치하지 않은 C. acetobutylicum KCTC 1724를 이용해 발효했을 때 보다 부탄올은 2.45 g/l, 에탄올은 1.10 g/l 증가했으며 수율($Y_{ABE}$)은 0.24에서 0.37로 증가했다.