• 생명과학회지
• /
• 제34권10호
• /
• pp.682-690
• /
• 2024

본 연구에서는 medium-chain-length polyhydroxyalkanoate (mcl-PHA)의 생산비용을 줄이기 위해 커피 찌꺼기(spent coffee grounds, SCG)에서 추출한 오일을 탄소원으로 사용하여 mcl-PHA를 생합성하였다. 2시간의 추출 시간과 SCG/n-hexane 15 비율에서 최고 오일 수율을 달성하였으며, 추출된 오일(extracted oil from SCG, EOC)의 지방산 조성은 리놀레산(45.08%), 팔미트산(35.56%), 올레산(8.62%), 스테아르산(7.62%)으로 확인되었다. 토양에서 분리한 Pseudomonas sp. HY61 균주를 플라스크 배양 결과, EOC 5 g/l, 72 시간, NH₄Cl, pH 7, 25℃ 및 C/N 비율 15의 배양 조건에서 가장 높은 세포 성장과 mcl-PHA 축적을 보였다. 동일 조건으로 회분식 배양 결과 배양 72시간 후, 건조 세포 중량(dry cell weight, DCW) 0.92 g/l와 mcl-PHA 0.17 g/l를 확인하였다. EOC와 NH₄Cl을 각각 18, 30 및 42 시간에 추가 공급한 유가식 배양 결과 2.85 g/l의 DCW와 0.67 g/l의 mcl-PHA를 얻을 수 있었으며, 이는 회분식 발효에 비해 약 3배 더 높은 수치였다. 물리적 특성 분석 결과, 본 연구에서 합성된 mcl-PHA는 다른 mcl-PHA에 비해 더 높은 분자량과 열분해 온도를 보여 포장 및 생의학적 응용에서의 잠재적인 사용 가능성을 시사하였다.

• 미생물학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.225-231
• /
• 2005

식물유를 탄소원으로 사용하여 medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (MCL-PHAs)를 생산할 수 있는 Pseudomonas chlororaphis HS21을 대상으로 대사경로의 변화를 통하여 식물유의 MCL-PHA로의 전환율을 증진시키고 MCL-PHAs의 단위체 조성의 변화를 유도하기 위한 방안을 모색하였다. P. chlororaphis HS21의 MCL-PHAs 생합성은 세포생장과 동시에 일어나는 특징을 보였으며, 팜유를 유일 탄소원으로 사용한 회분배양의 결과 2.4 g/L의 건체량과 건체량의 $40.2\;wt{\%}$에 해당하는 MCL-PHAs를 얻을 수 있었다. 또한 생합성된 MCL-PHAs의 단위체는 3-hydroxyhexanoate($7.0\;mol{\%}$, 3-hydroxyoctanoate ($45.3\;mol{\%}$. 3-hydroxydecanoate ($39.0\;mol{\%}$), 3-hydroxydodecanoate ($6.8\;mol{\%}$) 및 3-hydroxytetradecanoate ($1.9\;mol{\%}$)로 구성되어 있었다. 식물유와는 달리 포도당과 같은 탄수화물은 P. chlororaphis HS21의 생장에는 이용되지만 MCL-PHAs의 생합성에는 거의 이용되지 못하는 탄소원임을 확인하고, 식물유와 함께 포도당을 보조기질로 공급한 결과 식물유의 MCL-PHAs로의 전환율이 크게 증가함으로써, PHA 생산에 직접적으로 이용되지 못하는 보조기질의 사용을 통하여 특정 기능기를 함유하는 기질로부터 해당 기능기를 갖는 MCL-PHAs를 효율적으로 생산할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 지방산의 ${\beta}-oxidation$ 회로를 방해하는 아크릴산을 첨가할 경우 아크릴산의 독성에 의하여 세포생장은 저해를 받지만 세포 내 MCL-PHAs의 축적율은 감소하지 않았으며, MCL-PHAs를 구성하는 단위체 중 3-hydroxydo-decanoate 및 3-hydroxytetradecanoate와 같이 탄소수가 보다 큰 단위체의 함량이 크게 증가하였다. 이러한 특징에 의해 해바라기유와 옥수수유로부터는 3-hydroxydodecenoate, 3-hydroxytetradecenoate와 같은 불포화 단위체의 함량이 크게 증가된 기능성 MCL-PHAs를 생산할 수 있었다. 이러한 결과는 아크릴산의 첨가와 같은 PHA 대사경로의 인위적 변화가 새로운 단위체 조성을 갖거나 기능기를 가짐으로써 독특한 물성을 지니는 신규의 MCL-PHAs 개발에 유용할 수 있음을 보여준다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
• /
• 제1권1호
• /
• pp.51-53
• /
• 1996

Fed-batch culture of Pseudomonas oleovorans was carried out for the production of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (MCL-PHAs) using octanoate as a carbon source. Octanoate and the salt solution containing ammounium sulfate and magnesium sulfate were intermittently fed in the course of fermentation. Cell mass and PHA concentrations of 42.8 and 16.8g/L, respectively, could be obtained in 40 h. The PHA content and the PHA productivity were 39.2% and 0.42 g PHA/L-h, respectively. The yields of cell mass and PHA were 0.71 g dry cell mass/g octanoate and 0.28g PHA/g octanoate, respectively. Therefore, octanoate can be used for the production of MCL-PHAs to a high concentration with high productivity.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
• /
• pp.735-738
• /
• 2001

Metabolically engineered Escherichia coli strains harboring a plasmid containing a novel artificial polyhydroxyalkanoate (PHA) operon consisting of the Aeromonas PHA biosynthesis related genes and Ralstonia eutropha reductase gene were developed for the production of poly(3-hydroxybutyrate-co-hydroxyhexanoate) [P(3HB-co-3HHx)] from dodecanoic acid. By applying stepwise reduction of dissolved oxygen concentration (DOC) during the fermentation, the final dry cell weight, PHA concentration, and PHA content of 79 g/L, 21.5 g/L, and 27.2 wt%, respectively, were obtained in 40.8 h, which resulted in the PHA productivity of 0.53 g/L/h. The 3HHx fraction slowly increased during the fed-batch culture to reach a final value of 10.8 mol%. The 3HHx fraction in the copolymer could be increased by three fold when the Aeromonas hydrophila orfl gene was co-expressed with the PHA biosynthesis genes.

• 미생물학회지
• /
• 제52권4호
• /
• pp.455-462
• /
• 2016

Pseudomonas aeruginosa P-5 균주는 홀수개의 탄소수를 갖는 지방산으로부터 3-hydroxyvalerate (3HV)와 medium-chain-length (MCL) 3-hydroxyalkanoates (3HAs) 단위체로 구성된 popolyhydroxyalkanoate (PHA) 공중합체를 생산하는 특이한 성질을 갖고 있다. 이 균주가 갖고 있는 2개의 MCL-PHA synthases ($PhaC1_{P-5}$와 $PhaC2_{P-5}$)의 탄소길이에 따른 기질특이성을 비교하기 위하여 각각의 유전자를 PHA 생합성능이 결여된 돌연변이주 Pseudomonas putida GPp104에 도입하고 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$는 3HV와 MCL 3HAs로 이루어진 공중합체를 생산하지만 $PhaC1_{P-5}$는 단지 MCL 3HAs로 구성된 공중합체를 생산하였다. 이는 $PhaC2_{P-5}$가 $PhaC1_{P-5}$과는 달리 보다 짧은 탄소길이의 3-hydroxyvaleryl Co-A를 기질로 인지하여 합성반응에 이용할 수 있음을 보여주는 것이다. 또한 $PhaC2_{P-5}$의 효소활성 및 기질특이성의 변화를 유도하기 위하여 위치지정 돌연변이생성을 수행하고 P. putida GPp104과 다른 PHA 생합성능 결여 돌연변이주인 Ralstonia eutropha $PHB^-4$에서 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$ 내 두 개 아미노산의 치환(Ser326Thr과 Gln482Lys)이 공중합체의 3HV 함량을 크게 증진시키는 효과를 보였다. 두 개 아미노산이 모두 치환된 $PhaC2_{P-5}$ 유전자($phaC2_{P-5}QKST$)를 갖는 P. putida GPp104를 nonanoic acid가 탄소원으로 함유된 배지에서 배양하였을 때, 모균주에 비해 공중합체 함량과 공중합체 내 3HV 함량이 각각 2.5배 및 3.5배 증가하였다. 따라서 $phaC2_{P-5}QKST$를 포함하는 재조합 균주는 개량된 물성의 신규PHAs 생산에 유용할 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
• /
• 제19권4호
• /
• pp.331-334
• /
• 2004

재조합 E. coli를 이용한 MCL-PHA의 생산에서 fatty acid pathway로부터 PHA 생합성 전구체 물질들이 만들어진다는 사실과 함께 이에 관여하는 enzymes이 밝혀지고 있다. 본 논문에서는 protein homology search로부터 탐색된 paaG와 ydbU genes의 PHA 생합성에서의 역할을 확인하기 위하여 paaG와 ydbU gene이 각각 knock-out된 mutant E. coli strains 를 제작하였다. 제작된 mutant E. coli들은 모균주들보다 낮은 PHA 농도와 함량을 가졌으며, 이러한 결과들로부터 paaG와 ydbU는 fatty acid pathway에서 PHA synthesis의 전구체 물질들을 공급한다는 사실을 확인하였다. 또한, 새로운 FadB homologous enzyme YgfG를 탐색하였으며, ygfG gene이 overexpression된 균주와 ygfG mutant를 제작하여 PHA 합성을 실험한 결과 ygfG도 paaG와 ydbU와 유사한 역할을 한다는 사실을 밝혔다. 이러한 연구결과들은 E. coli에서의 MCL-PHA 단량체들의 합성 경로를 확인하여 효과적인 PHA 생산 균주를 제작할 수 있게 할 것이다.