외국우수학생연구원초청연수사업

국문 초록 (Abstract)

일차적으로 이종발현 연구를 진행하여 발리엔아민을 생산하는 균주를 개발하고자 한다. 본 연구실에서 선행연구를 통하여 규명한 발리다마이신 생합성 중심 유전자 vldABCDEFGH내에서 발리엔아민의 생산에 관여하는 최소단위를 추론하여 발현하고 발리엔아민 생산을 검증하는 연구를 진행한다.
발리엔아민을 생산하는 최소단위의 유전자를 규명하면 이들의 발현을 최적화하는 유전 공학 작업을 수행하여 발리엔아민을 대량 생산하는 Streptomyces lividans 균주를 개발한다. 또한 생합성 경로 기작 정보에 기초하여 발리올아민을 생산하는 균주를 개발한다. 발리올아민은 보글리보즈의 구조에 보다 유사하여 발리엔아민을 시발물질로 사용하였을 시에 비하여 생산 단계를 획기적으로 줄일 수 있은 구조물이다; 발리엔아민 (valienamine)은 validamycin A 의 구성성분 이며 발리올아민 (valiolamine)은 validamycin G 의 구성성분이다. 그리고 발리다마이신 및 중간체의 과대 생산 전략으로서 대장균에서 이종 발현 연구를 진행한다. 즉 대장균에서 발리다마이신 생합성 유전자단을 효율적으로 발현시킨다면 발리다마이신을 생산하는 대장균을 개발하는 것이 가능하다. 이 경우 각 유전자를 개별적으로 발현하여 해당 효소가 효율적으로 대장균에서 발현됨을 확인하는 작업이 선행되어야 한다. 이 작업을 통하여 각 유전자의 대장균 발현 체계를 구축한 후 이들을 하나의 대장균에서 동시에 발현하여 발리다마이신 및 중간체의 생산 균주를 개발한다. 대장균 발현의 경우 효소의 발현 정도를 극대화하는 것이 가능하며, 발효 특성이 우수하여 국제적인 경쟁력을 갖는 생산 체계를 수립할 수 있을 것으로 기대된다. 개발된 균주에 대하여 발효 배양 조건을 최적화하는 방식으로 실용화 기반을 구축한다. 본 연구실의 독자적인 연구를 통하여 발리다마이신 생합성 과정의 윤곽이 확립되었으나 각 효소 개개의 작용 기전에 대하여서는 앞으로도 많은 연구가 필요하다. 따라서 발리다마이신 생합성 유전자 및 효소의 기능 규명을 바탕으로 발리다마이신 생산 균주에 대하여 대사 공학을 진행하고자 한다. 이러한 측면에서 분자유전학적 연구 기법을 활용하여 각 생합성 유전자들의 생리적 기능을 규명하고, 생물유기화학적 연구 기법을 통하여 각 효소의 작용 기전을 확립하는 연구를 진행할 것이다. 이를 통하여 경제적으로 발리올아민을 얻을 수 있는 validamycin G 또는 발리올아민과 같이 그 부가가치는 높으나 생산량이 미미한 미량 성분만을 선택적으로 생산할 수 있는 유전공학 전략을 확립할 것이다.