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바이오폴리에스테르의 효율적 생산계의 개발과 고기능화

전문가 제언: ○ 의약품, 식품, 화장품 산업에서의 효소 촉매 사용은 우리나라에서도 1970년대부터 활발하게 도입되기 시작하여 지금은 효소합성기술이 세계적인 수준에 와 있다. 생분해성 플라스틱 연구에 대한 바이오폴리에스테르(PHA) 제조기술에 관하여는 대학 및 기업에서 대부분 미생물발효법에 의한 제품 개선을 주로하고 있다. 그러나 PHA의 효율적인 생산을 위해서는 보효소 A(CoA)를 순환시켜 PHA를 생산하는 물-유기용매 2상 반응계를 활용하는 기술이 필요하다. 이의 방법은 기질 특성 개선에 의해 PHA 합성효소를 인위적으로 진화시키는 새로운 기술이라 할 수 있다.

○ 물-유기용매 2상 반응계에 의한 CoA 순환 최적화방법은 2상 반응계에서 3-히드록시부틸 티오페닐에스테르(3-HBTE)가 모노머 전구체로 사용되어 CoA를 순환시키면서 연속적으로 PHA를 합성하는 것이다. 이때 반응계에는 에스테르 교환 시에 생성되는 티오페놀이 유기층에 남으면서 일부가 물층에 쓰며들어, PHA 중합효소작용을 저해시키므로 티오페놀의 제거가 중요시되고 있다. 이를 효율적으로 제거하는 방법으로는 지오페놀이 용해된 물 속에 Ni 이오교환 Y형 제올라이트를 첨가하여 흡착 제거하는 방법이 이루어지고 있다.

○ 합성효소의 진화 공학적 개량은 탄소수 4의 3HB-CoA를 수용하여 폭 넓은 기질 특성을 나타내는 Pseudomonas sp. 61-3 유래 PHA 합성효소가 신규 지방족 유도체 모노머를 수용할 수 있도록 효소를 개량하는 것이다. 그리고 반응성이 낮은 3HB-CoA로부터 3HB 베이스의 PHA 중합체를 합성할 때 조성 제어가 가장 어려운 점이다. 그러나 본 실험에서 입체 구조가 미 해명상태의 합성효소에 대해 기질 특이성에 관련된 아미노산 잔기 특징을 기능에 따라 규명한 결과, 3HB 유닛 진입 능력이 향상되어 있어 이를 효율적으로 이용하게 되면 활성 및 기질 특성에 관여한 부위의 특성을 진화시킬 수 있다고 본다.

저자: Hokkaido Univ.
자료유형: 학술정보