• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.455-462
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• 2016

Pseudomonas aeruginosa P-5 균주는 홀수개의 탄소수를 갖는 지방산으로부터 3-hydroxyvalerate (3HV)와 medium-chain-length (MCL) 3-hydroxyalkanoates (3HAs) 단위체로 구성된 popolyhydroxyalkanoate (PHA) 공중합체를 생산하는 특이한 성질을 갖고 있다. 이 균주가 갖고 있는 2개의 MCL-PHA synthases ($PhaC1_{P-5}$와 $PhaC2_{P-5}$)의 탄소길이에 따른 기질특이성을 비교하기 위하여 각각의 유전자를 PHA 생합성능이 결여된 돌연변이주 Pseudomonas putida GPp104에 도입하고 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$는 3HV와 MCL 3HAs로 이루어진 공중합체를 생산하지만 $PhaC1_{P-5}$는 단지 MCL 3HAs로 구성된 공중합체를 생산하였다. 이는 $PhaC2_{P-5}$가 $PhaC1_{P-5}$과는 달리 보다 짧은 탄소길이의 3-hydroxyvaleryl Co-A를 기질로 인지하여 합성반응에 이용할 수 있음을 보여주는 것이다. 또한 $PhaC2_{P-5}$의 효소활성 및 기질특이성의 변화를 유도하기 위하여 위치지정 돌연변이생성을 수행하고 P. putida GPp104과 다른 PHA 생합성능 결여 돌연변이주인 Ralstonia eutropha $PHB^-4$에서 발현시킨 결과, $PhaC2_{P-5}$ 내 두 개 아미노산의 치환(Ser326Thr과 Gln482Lys)이 공중합체의 3HV 함량을 크게 증진시키는 효과를 보였다. 두 개 아미노산이 모두 치환된 $PhaC2_{P-5}$ 유전자($phaC2_{P-5}QKST$)를 갖는 P. putida GPp104를 nonanoic acid가 탄소원으로 함유된 배지에서 배양하였을 때, 모균주에 비해 공중합체 함량과 공중합체 내 3HV 함량이 각각 2.5배 및 3.5배 증가하였다. 따라서 $phaC2_{P-5}QKST$를 포함하는 재조합 균주는 개량된 물성의 신규PHAs 생산에 유용할 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제29권6호
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• pp.443-447
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• 2014

Biosynthesis of lactate-containing polyhydroxyalkanoates (PHAs) was examined in recombinant Escherichia coli W strain from sucrose. The Pseudomonas sp. MBEL 6-19 phaC1437 gene and the Clostridium propionicum pct540 gene, which encode engineered Pseudomonas sp. MBEL 6-19 PHA synthase 1 ($PhaC1_{Ps6-19}$) and engineered C. propionicum propionyl-CoA transferase ($Pct_{Cp}$), respectively, were expressed in E. coli W to construct key metabolic pathway to produce poly(3-hydroxybutyrate-co-lactate) [P(3HB-co-LA)]. The recombinant E. coli W expressing the phaC1437 gene and the pct540 gene could synthesize P(3HB-co-13mol%LA) up to the polymer content of 31.3 wt% when it was cultured in chemically defined MR medium containing 20 g/L of sucrose and 2 g/L of sodium 3-hydroxybutyrate. When Ralstonia eutropha phaAB genes were additionally expressed to provide 3-hydroxybutyrate-CoA (3HB-CoA) from sucrose, P(3HB-co-16mol%LA) could be synthesized from sucrose as a sole carbon source without supplement of sodium 3-hydroxybutyrate in culture medium, but the PHA content was decreased to 12.2 wt%. The molecular weight of P(3HB-co-16 mol%LA) synthesized in E. coli W using sucrose as carbon source were $1.53{\times}10^4$ ($M_n$) and $2.78{\times}10^4$ ($M_w$), respectively, which are not different from those that have previously been reported by other recombinant E. coli strains. Engineered E. coli strains developed in this study should be useful for the production of lactate-containing PHAs from sucrose, one of the most abundant and least expensive carbon sources.