Improvement of succinic acid production at low temperature by overexpressing phosphoenolpyruvate carboxylase in Escherichia coli
- 주제(키워드) phosphoenolpyruvate carboxylase , succinic acid
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이진원
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055204
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
포스포에놀피루브산 카르복실화효소 (Phosphoenolpyruavte carboxylase; PEPCase) 는 포스포에놀피루브산을 C4 화합물의 한 종류인 옥살로아세테이트로 전환시킬 수 있는 효소이다. 트리카르복실회로를 거쳐 생산되는 C4 화합물은 옥살로아세테이트 이외에 숙신산, 말산을 비롯하여 여러 유용한 형태를 가진다. 본 연구에서는 해양 유래 박테리아인 포토박테리움 프로푼둠 SS9의 PEPCase 유전자를 코돈 최적화하여 pETDuet-1 발현 벡터에 대해 재조합하였다. SDS-PAGE를 통해 재조합 균주 SGJS117의 대장균에서의 발현 정도를 확인하였으며, 유기산 생산 정도를 알아보기 위해 플라스크 규모에서 발효 실험을 진행하였다. 고성능 액체 크로마토그래피로 분석한 결과 20도의 저온에서 상대적으로 높은 수율의 숙신산을 얻을 수 있음을 확인하였다. 같은 조건의 대조 균주와 비교했을 때 숙신산은 최대 20.7 % 수율로, 약 20 배 증가된 생산량을 나타냈으며 말산의 경우 오직 재조합 균주에서만 생산성을 보였다. 결과적으로, 해양 유래 유전자는 대장균이 글루코오스를 탄소원으로 하여 C4 화합물을 생산할 수 있도록 유전자 조작되었다. 이는 앞으로 산업적으로 숙신산을 대량생산하는 데에 있어 유망하게 사용될 수 있을 것이다.
more초록/요약
Phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase) is the enzyme that converts phosphoenolpyruvate (PEP) into oxaloacetate (OAA), which is one kind of the C4 chemical. C4 chemicals produced from tricarboxylic acid cycle have various useful form including succinic acid, malic acid. In this study, PEPCase gene derived marine bacteria, photobacterium profundum SS9 was codon-optimized and it was cloned into pETDeut-1 expression vector. The protein expression level in Escherichia coli of recombinant strain E. coli SGJS117 was confirmed by SDS-PAGE, fermentation was progressed to identify organic production level at flask scale. On analysis of experimental results by HPLC, it was confirmed that high yield of succinic acid can be produced under low temperature, 20℃. When the recombinant strain analyzed, succinic acid showed increased production as maximum yield 20.7 %, it was around 20 times against control strain at the same condition. In the case of malic acid production, it was only showed malic acid productivity under recombinant strain. Consequently, marine derived PEPC gene was manipulated to produce C4 chemicals from glucose as carbon source in E. coli. It will be favorably used for industrial production of succinic acid on a large scale.
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