| 초록 |
□ 연구개요 ㅇ 기존 카로티노이드 생합성 극호염성 고균 분리 및 카로티노이드의 산업적 적용을 위한 미생물학적 생산 관련 연구가 미흡 ㅇ 따라서 저염 내성 극호염성 고균의 순수 분리 및 NGS 기반 유전체 해독을 통해 카로티노이드 생합성 유전자원 확보 필요. 또한 저염 내성 극호염성 고균의 발효공정 개발을 통한 항산화 카로티노이드의 생산 최적화 연구 필요 ㅇ 후속 연구를 통해 카로티노이드 생합성 유전자원의 재조합을 통한 대사공학 기반의 신규 카로티노이드 유도체 개발 가능 □ 연구 목표대비 연구결과 ㅇ 카로티노이드 생산 저염 내성 극호염성 고균 분리 • 염이 함유된 시료(천일염 및 해수, 갯벌, 젓갈 등)로부터 극호염성 고균 180 균주 1차 분리 (목표: 극호염성 고균 20건 분리 - 초과 달성) • 5% 이하의 저염에서 생장 가능한 저염 내성 카로티노이드 생산 극호염성 고균 6균주 2차 분리 (목표: 카로티노이드 생산 저염 내성 극호염성 고균 3건 분리 - 초과 달성) • C50 카로티노이드 및 이의 전구체(BR, MABR, BABR) 조성이 서로 다른 저염 내성 극호염성 고균(Haloferax sp. MBLA0076, MBLA0077, MBLA0078) 3균주 확보 (목표: 카로티노이드 조성비가 다른 저염 내성 극호염성 고균 2건 분리 - 초과 달성) ㅇ NGS 기반 유전체 해독 및 카로티노이드 생합성 유전자원 발굴 • 극호염성 고균 3종(Haloferax sp. MBLA0076, MBLA0077, MBLA0078)의 카로티노이드 필수 생합성 유전자인 crtB 및 crtI의 아미노산 레벨에서의 신규성을 확인 (목표: 유전자 신규성 분석 2건 - 초과 달성) • 상기 극호염성 고균 3종의 PacBio_20K 플랫폼 기반 whole genome 분석 완료 (목표: 유전체 해독 2건 - 초과 달성) • 카로티노이드 생합성 유전자 군을 함유하고 카로티노이드의 생산성(A495/OD600)이 가장 높은 Haloferax sp. MBLA0078 균주 최종 확보 (목표: 신규 카로티노이드 생합성 유전자 군 함유 극호염성 고균 1균주 최종 선별 - 달성) ㅇ 발효공정 개발을 통한 카로티노이드의 생산 최적화 • 배양배지(0.1% glucose, 0.1% fish peptone, 15% NaCl, w/v) 최적화를 통해 기존 DBCM2 배지 대비 약 230% 이상의 카로티노이드 생산성 증진 (목표: 배양조건 최적화 기반 카로티노이드 생산성 50% 이상 향상 - 달성) • 0.5% Glucose, 3% NaCl, 2% MgSO₄ (w/v) 배지를 사용하여 2단계 발효공정 시스템을 적용한 결과 1단계 발효공정 대비 약 475%의 카로티노이드 생산성을 증진 (목표: 발효공정 최적화 기반 카로티노이드 생산성 50% 이상 증가 - 달성) • Haloferax sp. MBLA0078 균주 유래 C50 카로티노이드 추출물의 in vitro 항산화 활성평가(DPPH, ABTS, FRAP)를 통해 β-carotene, trolox, BHT, ascorbic acid 보다 더 높은 항산화 활성이 있음을 확인 (목표: 저염 내성 극호염성 고균 유래 카로티노이드 항산화 활성 평가 - 달성) □ 연구개발결과의 중요성 ㅇ 저염 내성 극호염성 고균의 분리를 통해 미생물 생태학적 관점에서 극호염성 고균 분리 조건과 관련된 미개척 분야 연구의 기초 자료를 제공 ㅇ 카로티노이드 생산 저염 내성 극호염성 고균의 자원화 및 천연 항산화 카로티노이드의 바이오 소재화 유도 ㅇ 천연 항산화물질인 카로티노이드의 생합성 유전자원을 활용하여 대사공학 기반의 신규 카로티노이드 유도체 개발을 통한 생물전환 기반 고부가가치 바이오 소재 개발 가능 (출처 : 연구결과 요약문 3p) |
