대장균의 불활성 셀로바이오스 오페론 활성화 및 진화적 적응을 통한 복합당 동시 이용 대장균 개발

Abstract

석유 화학 연료가 고갈됨에 따라 세계 각국에서는 대체 에너지에 상당한 관심을 쏟고 있다. 이러한 대체 에너지로서의 바이오 연료 생산은 목질계 바이오매스가 있으며, 이에 포함된 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 효율적으로 분해시키는 방법과 새로운 균주의 탐색 및 당화발효 공정에 많은 연구가 집중되어 있다. 대장균은 목질계 연료 생산을 위한 효율적인 수단으로 인식되고 있는데, 그 이유는 바이오매스의 가수분해산물 내에 존재하는 모든 당(아라비노오스, 갈락토스, 글루코스, 만노오스, 자일로스)을 이용할 수 있기 때문이다. 하지만, 이들 중 글루코스가 존재하는 경우 그 외의 탄소원을 이용하는데 필요한 효소의 생합성이 억제되는 현상인, 탄소원 이화물 억제(carbon catabolite repression)로 인해 대장균의 잠재성이 제한된다. 따라서, 가수분해산물 내에 존재하는 자일로스와 아라비노오스와 같은 당류는 글루코스가 완전히 고갈될 때까지 대사될 수 없다. 이 글루코스 선호 이용은 발효 공정을 방해하여 공정 시간을 증가시킬 뿐만 아니라 바이오연료 생산성을 감소시킨다. 또한 이용되지 않은 탄소원의 축적으로 인해 하위 공정에 영향을 미친다. 이에 섬유소계 연료 생산의 비용, 효율 및 용이성을 개선하기 위해 대장균의 셀로바이오스 대사 오페론의 잠재적 유전자(cryptic genes)을 활성화 시키고 진화적 적응(evolutionary adaptation)으로 복합당 이용능이 개선된 변이 대장균 개발과 이와 같은 당 선호도에 관련된 조절 메커니즘에 대하여 발표한다.