β-glucosidase에 의한 cellodextrin 축적 없이 cellobiose를 효율적으로 발효하는 재조합 Saccharomyces cerevisiae의 개발 :Development of engineered Saccharomyces cerevisiae efficiently fermenting cellobiose without cellodextrin accumulation by β-glucosidase

김준하

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김준하 (전남대학교 )

지도교수: 이원흥

발행연도: 2023

저작권: 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

초록· 키워드

Cellulosic biomass로부터 바이오 연료를 효율적으로 생산하기 위해서는 혼합당을 효과적으로 발효할 수 있는 균주의 개발이 필수적이다. 전통적인 ethanol 발효 효모인 Saccharomyces cerevisiae는 자연적으로 cellobiose를 대사할 수 없으나, Neurospora crassa유래의 cellodextrin transporter (CDT-1) 및 세포 내 β-glucosidase (GH1-1)를 동시에 도입한 재조합 S. cerevisiae는 cellobiose를 발효할 수 있다. 이러한 균주는 glucose repression을 회피하여 혼합당을 효율적으로 발효할 수 있으나, cellobiose 발효 중 생성되는 cellodextrin에 의해 ethanol 생산성 및 수율이 감소될 수 있다. 본 연구에서는 Pichia stipitis 유래 BGL2 (β-glucosidase)를 발현하는 재조합 S. cerevisiae가 cellodextrin의 생성없이 cellobiose를 발효할 수 있음을 관찰하였다. 그러나 CDT-1 및 BGL2를 발현하는 재조합 균주를 통한 cellobiose 발효는 매우 제한적이었으며, 이를 해결하기 위해 cellobiose 배지에서 37 차례에 걸친 연속 계대배양을 수행하였다. 이를 통해 재조합 S. cerevisiae의 cellobiose 발효 속도가 현격히 증가하였으며, 추가적인 실험을 통해 CDT-1에 발생한 돌연변이(W200C, N209S)가 재조합 S. cerevisiae의 개선된 cellobiose 발효에 유의미한 영향을 미쳤음을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 돌연변이 CDT-1 (W200C, N209S)은 BGL2뿐만 아니라 GH1-1과 함께 발현하였을 때에도 유의미한 cellobiose 발효 향상을 나타냈다. 이러한 결과는 cellulosic biomass로부터 바이오 연료 및 바이오 소재를 생산하는 재조합 균주 개발에 널리 활용될 것으로 사료된다.

#S. cerevisiae #cellobiose #cellodextrin #β-glucosidase

국문초록 1
Ⅰ. 서론 3
Ⅱ. 재료 및 방법 5
1. 균주 및 플라스미드 5
2. 배양조건 5
3. 분석방법 6
Ⅲ. 결과 9
1. 재조합 S. cerevisiae를 통한 PsBGL의 cellobiose 대사 효율 확인 9
2. Cellodextrin을 생성하지 않는 β-glucosidase의 선별 10
3. 재조합 S. cerevisiae의 cellobiose 대사 향상을 위한 적응진화 11
4. Cellodextrin transporter에서 발생한 돌연변이의 cellobiose 대사 효율 비교 13
5. 돌연변이 CDT-1 및 GH1-1을 발현하는 재조합 S. cerevisiae의 발효 양상 비교 15
Ⅳ. 논의 17
Ⅴ. 참고문헌 42
영문초록 46

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