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설탕에서 아미노산(L-lysine) 생산

전문가 제언: ○ 1950년대에 글루탐산 생산용으로 발견된 C. glutamicum은 식품, 사료, 의약품 등의 다양한 용도를 가진 화학물질의 생산에 이용되고 있다. 특히 글루탐산, 라이신, 트레오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 아르기닌, 메티오닌 등의 아미노산과 핵산관련물질의 공업 생산에 이용되고 있다. 라이신, 트립토판, 메티오닌은 사람이나 동물의 체내에서 합성되지 않는 필수아미노산으로 식품이나 가축사료의 첨가물로 사용되고 있다.

○ 라이신의 수요가 증가하면서 이의 생산성을 높이는 연구도 계속되고 있다. 균주 개량법으로는 돌연변이 유발법 외에 유전자조작, 세포융합, 대사공학적인 방법이 개발되었다. 공정의 개량법으로는 고정화 미생물의 이용, 연속생산공정 개발, 라이신의 효율적 분리 및 정제법 이 개발되고 있다.

○ 국내기업의 경우, CJ는 라이신 생산수율을 Ajinomoto와 비슷한 65%까지 높인 균주를 개발했고, 백광화학(전 BASF Korea)은 삼투압내성 변이주를 유가배양해 라이신 축적량을 130g/L(대당수율 48.6%)까지 향상시킨 것으로 보인다. 이 밖에 한국공개특허 10-2009-0084099호는 디아미노피멜레이트 탈수소효소가 증가된 변이주(KFCC10881-ddhP1)로 라이신을 3% 증산(대당수율 44%)한 것으로 보고하고 있다.

○ 당밀은 아미노산공업에서 사용하는 주 탄소원이므로, 세포막의 인산전이효소시스템(PTS)에 관여하는 유전자(ptsS·ptsF·ptsG) 연구는 중요하다. 본 발명의 변이주는 과당의 수송과 배출을 약화 또는 차단하고 포도당이성화효소와 글루코키나제를 발현시켜, 라이신의 축적량을 증가시켰다. 국내 발효공업계에서도 관심을 기울여야 할 내용으로 보인다.

○ 최근에 C. glutamicum ATCC 13032의 게놈서열이 해독되면서 유전체 기반의 균주개량이 폭넓게 시도되고 있다. 최소의 게놈으로 설계된 유전자 세트를 숙주균에 도입하는 방법도 실용화되고 있다. 앞으로는 컴퓨터상에서 대사경로를 효율적으로 재구축한 후, 재조합 유전자 세트를 숙주균에 도입해 라이신의 생산수율을 획기적으로 향상시키는 in silico법이 각광을 받을 것으로 전망된다.

저자: Archer-Daniels-Midland Company
자료유형: 특허정보