| 저자(한글) |
CHEN, Yan,TIAN, Kang-ming,LI, Yu,WANG, Zheng-xiang,LU, Fu-ping |
| 초록 |
[목적] 이상 발효 젖산균(heterofermentative lactic acid bacteria)에서 그 세포 내 생산된 만니톨 탈수소 효소(mannitol dehydrogenase enzyme)를 이용하여 과당(fructose)을 만니톨로 고효율적으로 전환시킬 수 있다. 하지만 과당을 기질로 하는 것은 비용이 상대적으로 높아 산업화 생산에 불리하다. 생산 비용을 낮추기 위하여 저렴한 기질을 선택할 필요가 있다. 자당(sucrose)은 상대적으로 싸고 자연계에 대량으로 존재하며, 재조합 대장균은 자당을 이용하여 만니톨을 생성할 수 있다. 자당 가수분해 효소(sucrose hydrolase enzyme) 및 만니톨 탈수소 효소는 만니톨을 발효 생산하는 과정에서 자당을 촉매하여 만니톨로 전환시키는 핵심 효소이다. 자당 가수분해 효소 및 만니톨 탈수소 효소에서 공동으로 발현하는 균주를 구축하며 상관 연구를 진행하는 것이 본 논문의 목적이다. [기법] PCR 방법을 이용하여 각각 락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus Plantarum) 및 락토바실러스 부치네리(Lactobacillus buchneri) 유전체 DNA로부터 sacA와 mdh 유전자를 획득하였으며 더 나아가 크기가 각각 1,502 bp와 1,032 bp인 표적 유전자를 얻었다. 서열 분석한 후, 해당 유전자를 발현 벡터 pET-28a(+)에 연결시켜 재조합 발현 벡터 pET28a-sacA-mdh를 얻었다. 또한, 재조합 플라스미드(plasmid)를 대장균 BL21(DE3) 중에 전환시키며 SDS-PAGE를 사용하여 표적 단백질의 발현 상황을 분석하고 해당 효소 활성을 측정한다. [결과] SDS-PAGE 분석 결과, 발현 단백질의 큰 소단위(subunit)와 작은 소단위의 분자량은 각각 55.1 kD와 37.8 kD이었으며 예상 분자량과 일치하여 sacA와 mdh 유전자의 발현을 실현하였다. 자당 가수분해 효소와 만니톨 탈수소 효소는 각각 25.78 U/mL, 14.56 U/mL이었다. 재조합 균주 BL21(DE3)/pET28a-sacA-mdh에 대하여 발효 조건 최적화를 진행한 후, 만니톨 질량 농도는 45.19 g/L에 달하고 총당(total sugar) 전환율은 37.66%이었다. [결론] 젖산균에서 자당을 이용하여 만니톨을 발효 생산하는 방법에 비하여 본 생산 방법의 생산량은 6배 정도 올랐으며 발효 주기가 짧고 안정성이 높은 장점을 갖고 있다. 성공적인 균주 구축으로 만니톨의 산업화 생산에 대하여 토대를 마련하였다. |
