학술웨비나 - 연구성과
2,3-부탄디올 생산을 위한 효모 대사선의 재배치와 두가지 다운스트림 응용: 메틸 에틸 케톤 및 농업 생물 촉진제 생산의 기술 경제적 분석 및 전과정 평가 [Chem. Eng. J.]

본 연구에서는, 주정 발효 균주인 사카로마이세스 효모에서 에탄올 생성을 제한한 후 세포 내 발생하는 산화·환원 불균형 문제를 효과적으로 해결하고자 하였습니다. 효모에서 에탄올을 제외한 다른 표적 물질 (2,3-부탄디올)을 효율적으로 생산하기 위해서는 에탄올 생산을 암호화하는 내인성 유전자 (피루브산 탈탄산효소, 아세트알데히드 탈수소효소)의 발현을 완화하거나 제거해야 합니다. 일반적으로 효모는 산화·환원 균형을 유지하기 위해 에탄올을 생성하면서 NAD+ 를 재생하는 기작을 가지고 있습니다. 따라서, 효모의 에탄올 생성이 차단되면 세포 내의 NADH가 축적되게 되고 산화·환원 불균형으로 인해 낮은 세포 성장률과 포도당 소모율을 나타내게 됩니다. 본 연구에서는 에탄올 생성 차단으로 세포 내 축적된 NADH를 효율적으로 산화 시킬 수 있는 대체 대사 경로를 개발하여 효모에 도입하였습니다. 그 결과, 조작된 효모에서 부산물로 에탄올이 생성되지 않으면서 표적 물질 (2,3-부탄디올)을 높은 생산성으로 생산 할 수 있게 되었습니다. 또한 협업을 통해 기존 화학 공정을 통해 생산된 메틸 에틸 케톤과 효모 발효를 포함한 생물 화학 공정을 통해 생산된 메틸 에틸 케톤의 경제적 및 환경적 비용을 비교 분석하였습니다. 마지막으로, 효모의 2,3-부탄디올 발효액을 복잡한 정제 과정 없이 식물에 주입 시 가뭄에 내성을 갖게 하는 생물 촉진제로 사용할 수 있다는 가능성을 제시하였습니다.

2,3-부탄디올, 메틸 에틸 케톤, 농업 생물 촉진제

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Rewiring yeast metabolism for producing 2,3-butanediol and two downstream applications: Techno-economic analysis and life cycle assessment of methyl ethyl ketone (MEK) and agricultural biostimulant production
Chem. Eng. J., Available online 29 August 2022 | https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138886

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