• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.700-709
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• 2024

Polyhydroxybutyrate (PHB) production from lignocellulosic biomass is economically beneficial. Because lignocellulosic biomass is a mixture rich in glucose and xylose, Escherichia coli, which prefers glucose, needs to overcome glucose repression for efficient biosugar use. To avoid glucose repression, here, we overexpressed a xylose regulator (xylR) in an E. coli strain expressing bktB, phaB, and phaC from Cupriavidus necator and evaluated the effect of xylR on PHB production. XylR overexpression increased xylose consumption from 0% to 46.53% and produced 4.45-fold more PHB than the control strain without xylR in a 1% sugar mixture of glucose and xylose (1:1). When the xylR-overexpressed strain was applied to sugars from lignocellulosic biomass, cell growth and PHB production of the strain showed a 4.7-fold increase from the control strain, yielding 2.58 ± 0.02 g/l PHB and 4.43 ± 0.28 g/l dry cell weight in a 1% hydrolysate mixture. XylR overexpression increased the expression of xylose operon genes by up to 1.7-fold. Moreover, the effect of xylR was substantially different in various E. coli strains. Overall, the results showed the effect of xylR overexpression on PHB production in a non-native PHB producer and the possible application of xylR for xylose utilization in E. coli.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제53권1호
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• pp.1-7
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• 2010

xylA 프로모터는 대장균의 xylose 대사에 관여하는 xylose 오페론 상의 중요한 프로모터이다. 이 프로모터는 xylose에 의해 강하게 조절을 받는다고 알려져 있다. 이러한 특징은 새로운 발현 백터를 구축하는데 충분한 조건을 갖추고 있다고 생각된다. 본 연구에서는 이러한 xylose에 의해 유도 되는 발현벡터를 구축하기 위하여 600 bp의 xylA 프로모터를 증폭하여 pUC18의 AatII와 HindIII 사이에 삽입하여 pXA600을 구축하였다. 또한 조절단백질인 XylR의 영향을 조사하기 위하여 xylR 유전자를 삽입하여 pXAR600을 구축하였다. 발현의 강도를 측정하기 위하여 3,048 bp의 lacZ유전자를 xylA 프로모터의 하류에 연결하여 pXA600-lacZ와 pXAR600-lacZ를 구축하고 대장균 JM109에 형질전환시켰다. 구축된 pXA600-lacZ와 pXAR600-lacZ는 LB 배지에서 배양하였을 때 xylose 유도하에서 각각 1,641 unit와 2,304 unit의 $\beta$-galactosidase 활성을 보였으며, DM 배지상에서 배양했을 때 xylose 유도 시 각각 6,282 unit와 9,320 unit의 $\beta$-galactosidase 활성을 보였다. 또한 왜래 유전자의 발현 가능성을 확인하기 위하여 S. thermocyaneoviolaceus의 내열성 xylanase를 코딩하는 xynA 유전자를 실제로 구축된 pXA600과 pXAR600에서 발현을 확인하여 pXA600 및 pXAR600이 새로운 xylose 유도성 발현벡터로서의 사용 가능성을 확인하였다.