방선균의 대사공학 사례

소개

방선균의 모델균주인 Streptomyces coelicolor를 이용한 대사공학의 사례를 조사, 분석하였음.

목차

1. 방선균이란?
2. Streptomyces coelicolor ?
3. 대사공학?
3-1 대사흐름분석 (Metabolic Flux Analysis, MFA)
3-2 대사조절분석 (Metabolic Control Analysis, MCA)
3-3 대사공학의 적용

4. S. coelicolor 의 대사공학 사례 분석
4-1 Metabolic Flux Analysis in Streptomyces coelicolor under Various Nutrient Limitations
4-2 Enhancing the Atom Economy of Polyketide Biosynthetic Processes through Metabolic Engineering in S. coelicolor
4-3 Novel Approach for Improving the Productivity of Antibiotic-Producing Strains by Inducing Combined Resistant Mutations
4-4 Enhanced Expression of S-Adenosylmethionine Synthetase Causes Overproduction of Actinorhodin in Streptomyces coelicolor A3(2)
4-5 Metabolic flux analysis for calcium dependent antibiotic (CDA) production in Streptomyces coelicolor
4-6 Production of 8`-Halogenated and 8`-Unsubstituted Novobiocin Derivatives in Genetically Engineered Streptomyces coelicolor Strains
4-7 Production of Branched-Chain Alkylprodiginines in S. coelicolor by Replacement of the 3-Ketoacyl ACP Synthase III Initiation Enzyme, RedP

5. 요약
6. 참고 문헌

본문내용

1. 방선균이란?
약 7억년 전에 Bacillus subtilis로부터 분리되어 독립적으로 진화해 온 것으로 알려진 방선균 Genus Streptomyces는 균사상으로 생장하는 토양 미생물이다. 크기가 8Mb이상이며 GC 비율이 높은 선형 chromosome과 선형의 플라스미드를 갖는 것이 Streptomyces속의 특징이다. [1] 또한 생육환경이 나쁠 경우에는 포자를 형성하고 있다가, 환경이 좋아지면 발아하여 기저균사, 기중균사 등의 과정을 거쳐 외생포자를 형성하는 생활환을 가진다. 이와 같이 방선균은 그람양성의 원핵생물이면서도 곰팡이와 같이 균사를 형성할 뿐만 아니라 진핵생물의 특징인 linear chromosome을 가지고 있으므로, 원핵생물과 진핵생물 사이의 boundary microorganism이라고 부르기도 한다. Streptomyces는 이와 같이 복잡한 형태적 분화(morphological differentiation)뿐만 아니라, 항생물질이나 효소를 비롯한 수많은 생리활성물질을 생산하는 생리적 분화(physiological differentiation)를 한다. 전세계에서 발견된 6,000여종의 항생물질 중 60% 이상이 방선균 유래인데다, 각종 효소 등의 생리활성물질의 보고라고 일컬어질 만큼 산업적으로 매우 중요한 미생물이다. [2] 최근 의약 시장에서 가장 중요한 산물들을 방선균을 통해 얻을 수 있다고 해도 과언이 아니다. 또한 토양의 주요미생물로서 다수의 세포외 가수분해 효소를 생산하여 유기물 분해에 중요한 역할을 하기도 한다. 이러한 효소로는 amylase, chitinase, cellulase, pectinase, xylanase, potease등이 있으며 항생제와 마찬가지로 유용한 시장가치를 가지고 있다. [1]
최근 방선균의 2차대사 기능이나 형태 분화에 관여하는 여러 가지 유전자의 구조나 발현 제어기구가 분자수준에서 해명되었다. 특히, 이러한 접근방법으로 이차대사산물 생산과 관련된 생합성효소 유전자뿐만 아니라 생합성 조절단백질을 coding하는 유전자도 연구할 수 있게 되었다. 이와 같이 방선균의 새로운 측면이 대두되었으며 연구대상으로서의 매력은 날로 증대하고 있다. [3]

참고자료

· [1] A. Paradkar et al., Critical Reviews in Biotechnology, 23(1):1-27 (2003)
· [2] 강대경, Life Science & Biotechnology 20 특별논단
· [3] 바이오사이언스와 방선균, 일본 방선균학회 편집 (2004)
· [4] 노정혜, 유전체소식, 3(2) (2003)
· [5] S. D. Bentley et al., Nature, 417:141-147 (2002)
· [6] 이상엽 et al., NICE 22권 44호 (2004)
· [7] F. Naeimpoor and F. Mavituna, Metabolic Engineering, 2:140-148 (2000)
· [8] M. A. Rude and C. Khosla, Chemical Engineering Science, 59:4693-4701 (2004)
· [9] F. Lombo et al., Biotechnology Progress, 17:612-617 (2001)
· [10] H. Hu and K. Ochi, Applied and Environmental Microbiology, 67(4):1885-1892 (2001)
· [11] S. Okamoto et al., Journal of Bacteriology, 185(2):601-609 (2003)
· [12] Z. Hojati et al., Chemistry & Biology, 9:1175-1187 (2002)
· [13] H. B. Kim et al., Metabolic Engineering, 6:313-325 (2004)
· [14] A. S. Eustáquio et al., Chemistry & Biology, 11:1561-1572 (2004)
· [15] S. J. Mo et al., Chemistry & Biology, 12:191-200 (2005)