• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권12호
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• pp.1999-2008
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• 2018

The compound 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), an important bio-based monomer for the production of various polymers, can be obtained from 5-hydroxymethylfurfural (HMF). However, efficient production of FDCA from HMF via biocatalysis has not been well studied. In this study, we report the identification of key genes that are involved in FDCA synthesis and then the engineering of Raoultella ornithinolytica BF60 for biocatalytic oxidation of HMF to FDCA using its resting cells. Specifically, previously unknown candidate genes, adhP3 and alkR, which were responsible for the reduction of HMF to the undesired product 2,5-bis(hydroxymethyl)furan (HMF alcohol), were identified by transcriptomic analysis. Combinatorial deletion of these two genes resulted in 85.7% reduction in HMF alcohol formation and 23.7% improvement in FDCA production (242.0 mM). Subsequently, an aldehyde dehydrogenase, AldH, which was responsible for the oxidation of the intermediate 5-formyl-2-furoic acid (FFA) to FDCA, was identified and characterized. Finally, FDCA production was further improved by overexpressing AldH, resulting in a 96.2% yield of 264.7 mM FDCA. Importantly, the identification of these key genes not only contributes to our understanding of the FDCA synthesis pathway in R. ornithinolytica BF60 but also allows for improved FDCA production efficiency. Moreover, this work is likely to provide a valuable reference for producing other furanic chemicals.

• 공업화학
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• 제30권3호
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• pp.280-289
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• 2019

5-Hydroxymethylfurfural (HMF) 및 그 유도체들인 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA)와 2,5-diformylfuran (DFF)는 넓은 응용 범위와 중요한 화학 물질 생산을 위한 좋은 대체 자원으로 인해 "잠자는 거인"으로 인식되고 있다. 본 미니-리뷰 논문은 과거부터 최근까지 이러한 바이오매스 유래 케미컬 플랫폼들에 대한 합성, 전환과 적용에 관해 간략히 소개한다. 많은 과학적 노력들이 자연 환경과 새로운 미래 세대를 보호하기 위해서 재생 가능한 재료들의 최대한 활용을 위한 자연친화적-적용가능한 방법들을 찾기 위한 노력이 지속적으로 행해지고 있다. 최선의 해결책 중 하나는 자연바이오매스로부터 플랫폼 케미컬을 개발하고 활용하는 것이다.

• 공업화학
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• 제31권2호
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• pp.115-124
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• 2020

지속가능한 플라스틱 산업은 크게 사용 후에 물과 이산화탄소로 분해되어 환경에 악영향을 주지 않는 생분해성 플라스틱과 대기 중의 탄소자원으로 광합성된 바이오매스로부터 전환된 원료를 사용하여 탄소 중립을 실현하는 바이오매스 기반 플라스틱으로 나누어진다. 그중 산업의 새로운 방향으로 바이오매스 기반 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 천연 나노섬유를 이용한 강화 나노복합소재가 각광받고 있다. 이들 소재는 천연자원을 활용한다는 친환경성의 이점 외에도 석유계 플라스틱보다 뛰어난 차별화된 고기능성을 부여하여 고부가가치 플라스틱 시장에서의 경쟁력을 가진다. 대표적 바이오매스 기반 단량체인 isosorbide와 2,5-furandicarboxylic acid로부터 제조되는 폴리에스터, 폴리카보네이트 소재는 석유계 대비 높은 투명성, 기계적 특성, 열안정성, 기체 차단성 등으로 산업화의 선두에 있다. 더 나아가서 연속사용온도 150 ℃ 이상의 슈퍼 EP 소재에도 적용될 수 있는 가능성을 보였다. 나노셀룰로오스, 나노키틴 등의 자연계 나노섬유의 표면 친수성, 다관능기를 활용한 in situ 중합법을 이용하여 기존에 보고된 바 없는 기계적 물성 향상을 최소한의 나노필러 함량으로 이루어내었다. 본 총설에서 다루는 바이오매스 기반 tough-플라스틱은 환경이 요구하는 탄소 중립, 소비자가 요구하는 고기능성, 산업이 요구하는 접근성을 모두 만족함으로써 석유계 플라스틱을 대체해 나갈 것으로 기대한다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권4호
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• pp.364-369
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• 1995

목단피의 mouse 복수암에 대한 항암성을 다른 생약제의 항암성과 비교하여 연구하였다. 천연생약제(목단피, 주목, 울금, 인경쓱, 여정실, 맥문동) methanol 추출물을 hexane, chloroform ($CHCl_3$), ethylacetate (EtOAc), butanol (BuOH)로 fractionation하여 mouse leukemia L1210 cell과 Sarcoma 180 (S-180) cell에 강한 독성을 나타낸 fraction에 대해 mouse 복수암 억제실험을 실시하였다. 복수형 종양세포 S-180을 ICR mouse (male, $6{\sim}7$주령, $23g{\pm}3g$, 처리당 7마리)의 복부에 주사 ($1{\times}10^{6}$ cells/0.1 ml PBS)한 1일 후 부터 10% DMSO에 용해한 시료 ($30{\mu}g/g$ body weight)를 매일 0.1ml씩 10일간 주사하고 수명연장 효과와 몸무게의 변화를 조사하였다. 처리 fraction 중에서 목단피의 EtOAc fraction이 가장 강한 항암성을 보였는데, 수명연장에서는 대조구의 17.2일 (100%)에 비하여 28.7일로서 167%로 연장되었으며, 체중 증가율도 대조구보다 낮았다 (p<0.05). 목단피의 농도별 (5, 10, 30, $60{\mu}g/g$ body weight) 항암효과는 $30{\mu}g$에서 가장 높았고, $60{\mu}g$처리구 에서는 독성이 나타났다. 목단피의 EtOAc fraction으로부터 GC-MS에 의해 잠정적으로 동정된 2-methoxyphenol, 1-(4-hydroxy-3- methoxyphenyl)-ethanone, 8-methyl-2,4(1H,3H)-pteridinedione, 2,5-furandicarboxylic dimethyl ester 가 mouse 복수암 억제에 관련이 있는 주요 화합물로 추정된다.