• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제42권6호
• /
• pp.758-767
• /
• 2014

본 연구는 펄프 흑액 내 포함된 아라비노스를 당기질로 대사할 수 있는 대장균 균주인 Escherichia coli MG 1655를 선별하고 흑액 유래 유기산(초산, 포름산, 및 젖산)이 선별 균주의 성장에 미치는 영향을 관찰하였다. 서로 다른 유기산 농도 및 유기산 조합에 의한 대장균 성장에 미치는 영향을 분석하기 위해서 발효배지 내 다양한 유기산 농도의 조합에 따른 E. coli MG 1665의 성장을 관찰하였다. 유기산 포함된 배지에서의 E. coli MG 1665 배양 실험 결과에 의하면 초산 $1.0g/{\ell}$, 젖산 $1.2g/{\ell}$, 포름산 $0.8g/{\ell}$ 조건에서는 유기산이 포함되지 않은 대조군과 유사한 성장을 보였으나, 초산 $1.5g/{\ell}$, 젖산 $2.0g/{\ell}$, 포름산 $1.2g/{\ell}$ 이상을 포함하는 배지 조건에서는 E. coli MG 1665의 성장이 강하게 억제됨을 관찰하였다. 이와 더불어 유기산들의 혼합된 배지에서는 3종의 유기산 중 포름산이 가장 중요한 요소로 작용함을 알 수 있었다. 결과적으로 흑액 내 아라비노스를 당기질로 이용하여 높은 발효 수율을 얻기 위해서는 흑액 내 포함된 유기산인 초산, 젖산, 포름산이 각각 최소 $1.0g/{\ell}$, $1.2g/{\ell}$, $0.8g/{\ell}$ 이하로 흑액 내 존재하는 유기산 제거 방법을 개발하거나 높은 유기산 농도에서도 정상적인 성장을 갖는 유기산 내성 균주의 개발이 요구될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권4호
• /
• pp.482-486
• /
• 2013

바이오알콜이 아닌 탄화수소계 바이오연료를 생산하기 위한 발효 공정에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 야생 균주에 비해 긴 사슬 지방산을 과량 생산하는 재조합 E. coli MG1655를 배양한 후 세포 내 지질을 효과적으로 분리하기 위한 연구를 수행하였다. 고압 균질기를 이용하여 세포를 파쇄한 후 환경친화적인 용매들을 이용하여 지질을 추출하였다. 세포 파쇄는 고압 균질기의 압력이 5,000 psi 보다 큰 압력 하에서 효과적으로 이루어졌으며 20,000 psi 까지의 압력 범위에서는 1~3회 파쇄로 모두 90% 이상의 파쇄율을 얻었다. 추출 용매 시스템의 경우 hexane/isopropyl alcohol과 ethyl acetate/ethanol 시스템이 상대적으로 높은 지질 회수율을 나타내었고 상기 세포 파쇄 조건을 적용하여 초기 지질량의 약 60%를 추출하였다. 또한 추출된 지질은 $C_{12}$, $C_{14}$, $C_{16}$과 $C_{18}$과 같이 긴사슬 지방산으로 구성되었음을 확인하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제21권2호
• /
• pp.90-95
• /
• 2006

라이코펜 생산성을 향상시키기 위하여 몇 가지 대장균 균주들을 대상으로 생산성 시험을 한 결과 MG1655 균주가 가장 우수하였다. 대장균 MG1655 균주의 염색체 DNA 내에 존재하는 특정 유전자의 기능이 상실되었을 때 라이코펜 생산성이 증가되는 변이체를 선발하기 위해 transposon 돌연변이를 수행하였으며, 5종의 우수 transposon 변이체를 얻었다. 특히, Tn4 변이체는 야생형 MG1655에 비해서 라이코펜 생산량은 6배, 균체 내 함량은 7배로 가장 높았다. Transposon 삽입에 의해 결손된 유전자를 파악하기 위해 inverse PCR을 통해 염기서열을 확인하였으며, 결손된 유전자는 rfaH, treB, B2436으로 규명되었다. 또한 특정 유전자 기능의 상실뿐만 아니라 기능의 강화나 변화 등에 의한 라이코펜 생산성이 증가된 변이체를 선발하기 위해 NTG 돌연변이를 수행하였으며, 4개의 우수한 NTG 변이체를 얻었다. 이들 중에 NTG4 변이체가 가장 높은 라이코펜 생산량을 보였다. 특히, NTG4 변이체는 발현유도물질인 arabinose의 소량(0.013mM) 첨가 시에 라이코펜 농도, 6 mg/L와 균체 내 함량 4 mg/g DCW로 최대의 라이코펜 생산성을 보였고, 이것은 야생형 MG1655에 비해서 각각 18배와 12배 높은 생산성이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제22권7호
• /
• pp.990-999
• /
• 2012

The microbial biosynthesis of fatty acid of lipid metabolism, which can be used as precursors for the production of fuels of chemicals from renewable carbon sources, has attracted significant attention in recent years. The regulation of fatty acid biosynthesis pathways has been mainly studied in a model prokaryote, Escherichia coli. During the recent period, global regulation of fatty acid metabolic pathways has been demonstrated in another model prokaryote, Bacillus subtilis, as well as in Streptococcus pneumonia. The goal of this study was to increase the production of long-chain fatty acids by developing recombinant E. coli strains that were improved by an elongation cycle of fatty acid synthesis (FAS). The fabB, fabG, fabZ, and fabI genes, all homologous of E. coli, were induced to improve the enzymatic activities for the purpose of overexpressing components of the elongation cycle in the FAS pathway through metabolic engineering. The ${\beta}$-oxoacyl-ACP synthase enzyme catalyzed the addition of acyl-ACP to malonyl-ACP to generate ${\beta}$-oxoacyl-ACP. The enzyme encoded by the fabG gene converted ${\beta}$-oxoacyl-ACP to ${\beta}$-hydroxyacyl-ACP, the fabZ catalyzed the dehydration of ${\beta}$-3-hydroxyacyl-ACP to trans-2-acyl-ACP, and the fabI gene converted trans-2-acyl-ACP to acyl-ACP for long-chain fatty acids. In vivo productivity of total lipids and fatty acids was analyzed to confirm the changes and effects of the inserted genes in E. coli. As a result, lipid was increased 2.16-fold higher and hexadecanoic acid was produced 2.77-fold higher in E. coli JES1030, one of the developed recombinants through this study, than those from the wild-type E. coli.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제25권7호
• /
• pp.1108-1113
• /
• 2015

Cadaverine (1,5-diaminopentane) is an important industrial chemical with a wide range of applications. Although there have been many efforts to produce cadaverine through fermentation, there are not many reports of the direct cadaverine production from lysine using biotransformation. Whole-cell reactions were examined using a recombinant Escherichia coli strain overexpressing the E. coli MG1655 cadA gene, and various parameters were investigated for the whole-cell bioconversion of lysine to cadaverine. A high concentration of lysine resulted in the synthesis of pyridoxal-5'-phosphate (PLP) and it was found to be a critical control factor for the biotransformation of lysine to cadaverine. When 0.025 mM PLP and 1.75 M lysine in 500 mM sodium acetate buffer (pH6) were used, consumption of 91% lysine and conversion of about 80% lysine to cadaverine were successfully achieved.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제24권6호
• /
• pp.748-755
• /
• 2014

In the genome annotation of Escherichia coli MG1655, the orf382 (1,149 bp) is designated as a gene encoding an alcohol dehydrogenase that may be Fe-dependent. In this study, the gene was amplified from the genome by PCR and overexpressed in Escherichia coli BL21(DE3). The recombinant $6{\times}$His-tag protein was then purified and characterized. In an enzymatic assay using different hydroxyl-containing substrates (n-butanol, $\small{L}$-threonine, ethanol, isopropanol, glucose, glycerol, $\small{L}$-serine, lactic acid, citric acid, methanol, or $\small{D}$-threonine), the enzyme showed the highest activity on $\small{L}$-threonine. Characterization of the mutant constructed using gene knockout of the orf382 also implied the function of the enzyme in the metabolism of $\small{L}$-threonine into glycine. Considering the presence of tested substrates in living E. coli cel ls and previous literature, we believed that the suitable nomenclature for the enzyme should be an $\small{L}$-threonine dehydrogenase (LTDH). When using $\small{L}$-threonine as the substrate, the enzyme exhibited the best catalytic performance at $39^{\circ}C$ and pH 9.8 with $NAD^+$ as the cofactor. The determination of the Km values towards $\small{L}$-threonine (Km = $11.29{\mu}M$), ethanol ($222.5{\mu}M$), and n-butanol ($8.02{\mu}M$) also confirmed the enzyme as an LTDH. Furthermore, the LTDH was shown to be an ion-containing protein based on inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry with an isoelectronic point of pH 5.4. Moreover, a circular dichroism analysis revealed that the metal ion was structurally and enzymatically essential, as its deprivation remarkably changed the ${\alpha}$-helix percentage (from 12.6% to 6.3%).