• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권7호
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• pp.1133-1140
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• 2018

Pseudomonas fluorescens KLR101 was found to be capable of producing polyhydroxyalkanoate (PHA) using various sugars and fatty acids with carbon numbers ranging from 2 to 6. The PHA granules consisted mainly of a poly(3-hydroxybutyrate) homopolymer and/or poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) copolymer. Genomic DNA of P. fluorescens was fractionated and cloned into a lambda library, in which a 5.8-kb fragment that hybridized to a heterologous phaC probe from Ralstonia eutropha was identified. In vivo expression in Klebsiella aerogenes KC2671 (pUMS), restriction mapping, Southern hybridization experiments, and sequencing data revealed that PHA biosynthesis by P. fluorescens relied upon a polypeptide encoded by a 1,683-bp non-operonal ORF, which was preceded by a possible -24/-12 promoter and highly similar to DNA sequences of a gene encoding PHA synthase in the genus Pseudomonas. In vivo expression of the putative PHA synthase gene ($phaC_{Pf}$) in a recombinant Escherichia coli strain was investigated by using glucose and decanoate as substrates. E. coli (${phaC_{Pf}}^+$, pUMS) grown in medium containing glucose accumulated PHA granules consisting mainly of 3-hydroxybutyrate, whereas only a trace amount of 3-hydroxydecanoate was detected from an E. coli fadR mutant (${phaC_{Pf}}^+$) grown in medium containing decanoate. In vitro enzymatic assessment experiments showed that 3-hydroxybutyryl-CoA was efficiently used as a substrate of purified $PhaC_{Pf}$, suggesting that the putative PHA synthase of P. fluorescens utilizes mainly short-chain-length PHA precursors as a substrate.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권8호
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• pp.1141-1147
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• 2012

Polyhydroxyalkanoate (PHA) is a class of biodegradable plastics that have great potential applications in the near future. In this study, the micro-biodiversity and productivity of PHA-accumulating bacteria in activated sludge from a domestic wastewater treatment plant were investigated. A previously reported primer set and a self-designed primer set (phaCF1BO/phaCR2BO) were both used to amplify the PHA synthase (phaC) gene of isolated colonies. The new primers demonstrated higher sensitivity for phaC, and combining the PCR results of the two primer sets was able to widen the range of detected genera and raise the sensitivity to nearly 90%. Results showed that 85.3% of the identified bacteria were Gram-negative, with Ralstonia as the dominant genus, and 14.7% were Gram-positive. In addition, Zoogloea and Rhizobium contained the highest amounts of intracellular PHA. It is apparent that glucose was a better carbon source than pentone or tryptone for promoting PHA production in Micrococcus. Two different classes, class I and class II, of phaC were detected from alphaproteobacteria, betaproteobacteria, and gammaproteobacteria, indicating the wide diversity of PHA-accumulating bacteria in this particular sampling site. Simultaneous wastewater treatment and PHA production is promising by adopting the high PHA-accumulating bacteria isolated from activated sludge.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권2호
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• pp.182-190
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• 2003

A new phaC gene cluster encoding polyhydroxyalkanoate (PHA) synthase I PHA depolymerase, and PHA synthase II was cloned using the touchdown PCR method, from medium-chain length (mcl-) PHA-producing strain Pseudomonas putida KT2440. The molecular structure of the cloned phaCl gene was analyzed, and the phylogenic relationship was compared with other phaCl genes cloned from Pseudomonas species. The cloned phaCl gene was expressed in a recombinant E. coli to the similar level of PHA synthase in the parent strain P. putida KT2440, but no significant amount of mcl-PHA was accumulated. The isolated phaCl gene was re-introduced into the parent strain P. putida KT2440 to amplify the PHA synthase I activity, and the recombinant P. purida accumulated mcl-PHA more effectively, increasing from 26.6 to $43.5\%$. The monomer compositions of 3-hydroxylalkanoates in mcl-PHA were also modified significantly in the recombinant P. putida enforcing the cloned phaCl gene.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권8호
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• pp.1408-1415
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• 2008

To produce polyhydroxyalkanoate (PHA) from inexpensive substrates by bacteria, vegetable-oil-degrading bacteria were isolated from a rice field using enrichment cultivation. The isolated Pseudomonas sp. strain DR2 showed clear orange or red spots of accumulated PHA granules when grown on phosphate and nitrogen limited medium containing vegetable oil as the sole carbon source and stained with Nile blue A. Up to 37.34% (w/w) of intracellular PHA was produced from corn oil, which consisted of three major 3-hydroxyalkanoates; octanoic (C8:0, 37.75% of the total 3-hydroxyalkanoate content of PHA), decanoic (C10:0, 36.74%), and dodecanoic (C12:0, 11.36%). Pseudomonas sp. strain DR2 accumulated up to 23.52% (w/w) of $PHA_{MCL}$ from waste vegetable oil. The proportion of 3-hydroxyalkanoate of the waste vegetable-oil-derived PHA [hexanoic (5.86%), octanoic (45.67%), decanoic (34.88%), tetradecanoic (8.35%), and hexadecanoic (5.24%)] showed a composition ratio different from that of the corn-oil-derived PHA. Strain DR2 used three major fatty acids in the same ratio, and linoleic acid was the major source of PHA production. Interestingly, the production of PHA in Pseudomonas sp. strain DR2 could not occur in either acetate- or butyrate-amended media. Pseudomonas sp. strain DR2 accumulated a greater amount of PHA than other well-studied strains (Chromobacterium violaceum and Ralstonia eutropha H16) when grown on vegetable oil. The data showed that Pseudomonas sp. strain DR2 was capable of producing PHA from waste vegetable oil.

• KSBB Journal
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• 제11권2호
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• pp.201-210
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• 1996

본 연구는 단일 탄소원인 포도당으로부터 PHA를 생산하는 공시균 Pseudomonas sp. HJ의 유가배양 을 검토함으로써, PHA 대량생산을 위한 기초자료 를 얻는데 그 목적을 두었으며 그 결과는 다음과 같다. U 발효조를 이용하여 배양시 교반속도 4 400rpm, 통기량 2vvm, 종균 배양시간 18 시간 및 종균 접종량 5%(v/v)일때 최적 생육을 나타내었다. 공시균 Pseudomonas sp. HJ는 용존산소의 결핍 에 의해서 PHA 축적율이 향상되지 않았으며, P PHA 생산단계에 충분한 수준으로 용존산소를 유지 시켜 주어야 함을 알 수 있었다. 공시균 Pseudomo­7 nas sp. HJ를 회분배양했을 때 24시간만에 $6.251g/\ell$의 건조균체량과 20% 의 PHA 축적율을 나타내었으며, constant feeding fed-batch culture로 배 양 45시간만에 최고$33.24g/\ell$의 건조균체량과 48.9%의 PHA 축적율을 나타내었다. 또한 intermit­t tent feeding fed-batch culture로 공시균 Pseu domonas sp. HJ를 배양했을때, 배양 45시간만에 $37.89g/\ell$의 건조균체량과 53.5%의 PHA 축적율을 나타내였다.

• 미생물학회지
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• 제36권2호
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• pp.155-160
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• 2000

Pseudomonas sp. HJ-2는 heptanoinc acid를 단일탄소원으로 이용하여 3-hydroxybutyrate (3HB),3-hydroxy-velerate (3HV) 및 3-hydroxybutyrate (3HHp)를 구성 단위체로 하는 고무탄성 polyhydroxyalkanoate (PHA)를 생합성한다. 이 미생물 고분자는 poly(3HB-co-3HV)공중합체와 poly(3HHp) 단일중합체로 이루어진 혼합물임이 밝혀졌다. 본 연구에서는 PHA가 고무탄성체로서의 성질을 유지하는데 필용한 단위체 조성과 HJ-2의 배양조건이 PHA의 생산 및 단위체 조성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 생합성된 PHA의 탄성률은 poly(3HHp)의 존재로 크게 감소되었으나, 3HV의 함량이 높은 poly(3HB-co-3HV) 자체도 최대변형률 740%로서 고무탄성체로서의 성질을 보였다. HJ-2의 생장 및 PHA 생합성은 탄소원인 heptanoic acid의 초기농도가 40mMdlfEo 가장 높았으나, 50mM의 농도에서는 큰 저해를 받았다. PHA 생합성은 질소와 인이 결핍된 조건에서 크게 증가되었다. 배양액의 pH 및 통기는 HJ-2로부터 생합성되는 PHA의 단위체 조성에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. pH 7.5에서 생합성되는 고분자는 poly(3HB-co-38% 3HV)인 반면에 pH8.0에서의 고분자는 3HHp가 95%를 차지하였다. 발효조의 교반속도를 달리한 실험의 결과 고분자 내 3HHp의 함량은 산소전달 속도가 높아질수록 증가하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제8권5호
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• pp.540-542
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• 1998

Five microorganisms capable of degrading an aromatic medium-chain-length polyhydroxyalkanoate ($PHA_{MCL}$), poly(3-hydroxy-5-phenylvalerate) (PHPV), were isolated from wastewater-treatment sludge. Among the isolates, JS02 showed degrading activity consistantly during several transfers. The isolate JS02 could hydrolyze another aromatic MCL copolyester, poly(3-hydroxy-5-phenoxyvalerate-co-3-hydroxy-7-phenoxyheptanoate), ［P(5POHV-co-7POHH)］, and other short-chain-length PHAs ($PHA_{SCL}) such as poly(3-hydroxybutyrate) ［P3(HB)］, poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) ［P(3 HB-co-4 HB)］, and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) ［P(3HB-co-3HV)］ with relatively low activity. The culture supernatant of JS02 showed hydrolyzing activity for the p-nitrophenyl esters of fatty acids.

• 미생물학회지
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• 제38권2호
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• pp.144-151
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• 2002

Rhodopseudomonas sp. KCTC1437균주를 이용하여 Polyhydroxyalkanoate (PHA)와 5-aminolevulinic acid (ALA)를 생산하기 위한 배양조건과 이들 생합성 조건의 상호관련성에 대하여 조사하였다. PHA생합성을 위한 탄소원으로는 acetic acid가 가장 효과적이었으나, succinic acid를 보조 탄소원으로 사용하였을 때의 세포건체량은 2.5g/ι, PHA함량은 건체량의 73%로서 주 탄소원만을 사용할 때에 비하여 크게 증가하였다. 조사된 탄소원으로부터 생합성된 PHA는 모두 polyhydroxybutyrate 단일중합체 이었으나, valeric acid로부터는 3-hydroxybutyrate와 3-hydroxyvalerate로 구성된 공중합체가 생산되었다. ALA의 생합성을 위하여서는 환원제 인 sodium thioglycolate를 첨가하여 혐기적 조건을 만들고, 탄소원인 acetic acid와 propionic acid 이외에 전구물질인 levulinic acid, succinic acid와 glycine을 반복적으로 공급해주었을 때 가장 좋았으며, 약 400 mg/ι의 ALA를 생산할 수 있었다. 그러나 ALA 생합성의 필수물질인 glycine, levulinic acid와 환원제는 세포생장과 PHA의 생합성을 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과, Rhodopseudomonas sp. KCTC1437균주로부터 PHA와 ALA를 동시에 생산할 수 있으나, 두 가지 유용산물을 효율적으로 생합성하기 위한 각각의 배양조건이 상호 배타적임을 확인하였다.

• 미생물과산업
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• 제18권1호
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• pp.23-27
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• 1992

전분이 함유된 플ㄹ스틱 및 광분해성 플라스틱은 제외하고 순수하게 생분해되는 생분해성 고분자의 시장은 세계적으로 년간 140만톤으로 추정되고 있다. 이 중에서 생물공학과 직접적으로 관계가 있는 것은 polylactide계 polymer의 원료가 되는 lactic acid, pullulan과 같은 polysaccharide 그리고 PHA와 같은 polyester등으로서 본고에서는 PHA(polyhydroxyalkanoate)를 중심으로 생산공정이 어떻게 개발되어 오고 있는가 간단히 고찰하고자 한다. 이러한 생산공정의 원리는 pullulan 및 xanthan gum과 같은 타 생물고분자의 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.

• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.455-462
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• 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.