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Enzyme Reactor Design, 효소 반응기 디자인

Enzyme Reactor DesignCONTENTS2. Kinetics of Enzyme Reactors4. Summary3. Case Studies1. IntroductionTypes of Enzyme Reactors Choice of Reactor SystemIntroductionCBE 563 Enzyme Process Engineering*Types of Enzyme ReactorsBatch reactors (a) (b) Continuous flow reactors (c) ~ (f) Continuous flow Stirred Tank (d) (e) Plug Flow (c) Fluidized Bed (f)Free enzyme Immobilized enzymeMembrane reactor (b) (e)Retention of Enzyme in ReactorOpen system Closed systemStabilityComparison of Reactor ModesRelatively great capital expenditure Requires flow controlEase of automatic control  Diminished labor costs More reproducible product due to constant conditionsContinuousNecessity for loading and cleaning (downtime and higher operating costs) Reaction conditions change with timeRelatively cheap system Simple both in use and in process developmentBatchWeak pointsGood pointsMode of operationChoice of Reactor SystemCost Substrates, enzyme, labor, depreciation, overheads and process development Building and rxnEnzyme Inhibition and Reactor PerformanceSubstrate inhibitionBatch and PBR CSTRThe effect of substrate inhibition on the variation of conversion with flow rate in PBR(——) and CSTR (--------) for S0/Km=100 and different KS/Km.FEnzyme Inhibition and Reactor PerformanceProduct inhibition Competitive inhibitionBatch and PBR CSTREnzyme Inhibition and Reactor PerformanceProduct inhibition Noncompetitive inhibitionBatch and PBR CSTRThe effects of competitive(------) and noncompetitive(——) product inhibitions on the variation of conversion x with batch reaction time t for S0/Km=10 and different Ki/Km.——— uninhibited reaction ··········· substrate inhibited --------- product inhibitedComparison of the ratio, of the enzyme content in a CSTR to that in a PBR, necessary to achieve various degrees of conversion for a range of process conditions. (a) S0/Km= 100; (b) S0/Km= 1; (c) S0/Km 0.01; (d) S0/Km= 1, product inhibited KP/Km = 0.1 ; (e) S0/Km= 1, product inhibited KP/Km = 0.01; (f) S0/Km= 1, Membrane Reactor for Enzymatic Cellulose HydrolysisCase StudiesCBE 563 Enzyme Process Engineering*Reactor Design for the Enzymatic Isomerization of Glucose to FructoseThe enzymatic isomerization of glucose into fructose with a commercial immobilized glucose isomerase (IGI) was selected as a case study of reactor design using immobilized enzymes.General scheme for the production of high-fructose syrup from different carbohydrate raw materialsglucose isomerase glucose fructoseType of enzyme and substrate to be used Enzyme : IGI / Substrate : Glucose syrup Type of reactor PBR Operation conditions Temp. : 60◦C / pH : 7.5 Total reactor throughput Feed flowrate Number of reactors Reactor volume Kinetic model Simple reversible M-M type model Enzyme deactivation Incidence of diffusional restrictionsDesign fundamentalsMathematical modelA. Illanes et al. / Bioprocess Engineering 7 (1992)Reactor Design for the Enzymatic Isomerization of Glucose to Fructose1. Development of model Simple reversiblm Eqs. (8) and (9), Eq. (10) is obtained, which describes reactor operation:Eq. (10) has to be solved numerically at constant temperature and feed substrate concentration to obtain reactor substrate conversion as a function of operation time.Kinetic model eq. 1, 2, 3Model for mass transfer spherical particleeq. 4eq. 5 η=f(ρ)eq. 6 η'=f(β0i)eq. 8 Model for reactoreq. 9 Enzyme deactivation rate under substrate protectioneq. 10 x=f(t)eq. 8 with given F E=f(t)eq. 8 with x=0.9xeqScheme for the evaluations of reactor performance and designA. Illanes et al. / Bioprocess Engineering 7 (1992)Reactor Design for the Enzymatic Isomerization of Glucose to Fructose4. Determination of the number of reactorsTime interval between each reactor start-up:The number of reactors required will reflect the policy of operation in terms of the level of catalyst utilization.H : number of half-lives RF : allowable flowrate variation toleranced : total operating time of each reactorTotal throughput at a given time ated Membrane Reactor for Enzymatic Cellulose HydrolysisRp=0 (no product rejection) RS=1 (complete subs. Rejection)Q. Gan et al. / Biochemical Engineering J. 12 (2002)Schematic flow diagram of the integrated membrane reactor systemFlat sheet poly sulfone UF memb. MWCO : 10,000AnodeCathodeallows operating the reactor with controlled periodical electrical backpulse to prevent continuous accumulation of enzyme molecules and substrate particles at the membrane surfaceDesign of an Integrated Membrane Reactor for Enzymatic Cellulose HydrolysisQ. Gan et al. / Biochemical Engineering J. 12 (2002)Comparison of cellulose conversion with reported enzymatic cellulose hydrolysis in different systemsReaction rate improvement immediately after intermittent product removal from the reactor system E0 = 200 mg/l, S0 = 25 g/lSummaryCBE 563 Enzyme Process Engineering*1. Basic Reactor ModesEnzymes may be used in batch or continuous reactors. The choice of reactor for specific applications depends upon the ow}

공학/기술| 2009.06.05| 30페이지| 1,000원| 조회(458)

디자인, 반응기, enzyme, 설계, 효소반응, reactor

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방선균의 대사공학 사례

2005 Spring CBE664 Term PaperMetabolic Engineeringof Streptomyces coelicolorMay 24, 2005Contents1. 방선균이란?2. Streptomyces coelicolor ?3. 대사공학?3-1 대사흐름분석 (Metabolic Flux Analysis, MFA)3-2 대사조절분석 (Metabolic Control Analysis, MCA)3-3 대사공학의 적용4. S. coelicolor 의 대사공학 사례 분석4-1 Metabolic Flux Analysis in Streptomyces coelicolor under Various Nutrient Limitations4-2 Enhancing the Atom Economy of Polyketide Biosynthetic Processes through Metabolic Engineering in S. coelicolor4-3 Novel Approach for Improving the Productivity of Antibiotic-Producing Strains by Inducing Combined Resistant Mutations4-4 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 coelicolor4-6 Production of 8'-Halogenated and 8'-Unsubstituted Novobiocin Derivatives in Genetically Engineered Streptomyces coelicolor Strains4-7 Production of Branched-Chain Alkylpro–6288 and SCO6826-6827, type I polyketide synthases; SCO7669–7671 and SCO7222, chalcone synthases; SCO5222–5223, sesquiterpene cyclase; SCO5799–5801, siderophore synthetase; SCO1265–1273, type II fatty acid synthase; SCO0381–0401, deoxysugar synthases/glycosyl transferases.3. 대사공학?대사공학(metabolic engineering)이란 유전자 재조합 기술과 관련 분자생물학 및 화학공학적 기술을 이용하여 새로운 대사회로를 도입하거나 기존의 대사회로를 제거, 증폭, 변경시켜 세포나 균주의 대사특성을 원하는 방향으로 바꾸는 일련의 기술을 칭한다.미생물을 이용한 화학물질의 생산은 생산물의 안전성, 환경친화적 성격 등의 이유로 선호되어져 왔다. 그러나 대부분의 경우 미생물의 생산능력은 기대를 충족시켜주지 못하였으며 원하는 물질 이외에도 많은 부산물을 생산하므로 생산물의 분리, 정제에 많은 어려움이 있었다. 따라서, 많은 연구를 통하여 이를 개선하기 위한 많은 시도가 이루어졌으며, 주로 효율적인 생산공정개발이나 분리공정의 개발이 중심이 되었다. 그러나 이러한 방법은 균주의 대사특성 자체를 조작하는 것이 아니므로 어느 이상의 성과는 기대하기 힘들다. 따라서 미생물의 대사회로를 조작함으로써 균주의 생산능 및 특성을 근본적으로 개선하는 작업이 필요하다. 최근에는 재조합 유전자기술의 급격한 발달에 힘입어 선택적인 돌연변이화가 가능해졌으며 이에 따라 ‘대사공학’기술이 발달되었다.3-1 대사흐름분석 (Metabolic Flux Analysis, MFA)대사산물의 과량 생산은 대사공학 분야의 가장 기본적이고 핵심적인 분야로서, 효소 등의 도입을 통한 새로운 대사산물의 생산 및 기존 대사산물의 생산량 증대를 목적으로 한다. 최근에는 대사흐름분석(MFA) 기술을 사용하여tase (MatB)가 그 중 하나에 관여한다. (Fig. 3) MatB는 malonate를 methylmalonyl-CoA로 전환하는 반응의 촉매작용을 한다. (Fig. 4)Fig. 3 Reaction catalyzed by malonyl-CoA synthetase. MatB activates malonate into malonyl-CoA in an ATP-dependent reaction. Malonyl-CoA is subsequently converted into acetyl-CoA by MatA. A transmembrane transporter protein, MatC, is responsible for intracellular uptake of malonate from the environment. [9]Fig. 4 Ability of malonyl-CoA synthetaseto generate (2S)-methylmalonyl-CoA [9]F. Lombo 등은 polyketide 생합성의 수율과 volumetric productivity를 모두 향상시키기 위한 대사공학적 전략을 개발하였다. Rhizobium trifolii로부터 얻은 유전자 matB와 matC는 각각 malonyl-CoA synthetase와 putative dicarboxylate transport protein을 합성한다. 이 단백질들은 직접적으로 exogenous malonate와 methylmalonate를 그것들의 corresponding CoA thioester로 전환할 수 있다. Malonate와 methylmalonate는 모두 dicarboxylate transport protein인 MatC와 함께 세포 내로 이동된다. [8] 재조합 S. coelicolor내에서 macrolactone 6-deoxyerythronolide B를 생산하는 matBC의 이종발현은 macrolactone titer의 300% 향상을 가져온다. (Fig. 5) 배지에 첨가된 methylr plasmid를 도입함으로써 actinorhodin의 생산 시점을 앞당겼으며, 생산량도 크게 증가하였다. 또한, SAM을 추가한 배지는 야생 균주에서 Act 생합성을 유도하였다. (Fig. 10) RNase protection assay에서 밝혀진 바와 같이, metK의 과도발현은 경로-특이적 조절 유전자인 actII-ORF4의 발현을 자극하였다. SAM의 추가는 또한 Streptomyces griseus에서의 streptomycin 과량 생산도 야기하였다. 이러한 발견들은 Streptomyces의 2차대사 개시와 세포 내 SAM의 주목할만한 연관성을 내포한다. [11]Fig. 9 Expression of metK in strains 1147 and KO-179. Transcription of metK during growth on R5- agar medium was analyzed by RNase protection assay. Transcripts originating from two distinct metK promoters (metKp1 and metKp2) are indicated, together with readthrough transcription (RT) from the upstream gene (SCL6.34c). hrdB mRNA was determined as an internal control. [11]Fig. 10 Effect of the introduction of a multicopy metK plasmid on the production of Act in wild-type strain 1147. Strains were inoculated on R4C agar medium, followed by incubation for 4 days at 30°C. 1147/pIJ487 represents the vector control. The upper panel indicates the top of the plate, whereas thcline resistance gene; neo =neomycin/kanamycin resistance gene; int, attP =integrase and attachment site, respectively, of phage φC31. The cosmid backbone is not shown to scale.(B) Schematic presentation of site-specific integration. The integrase, int, derived from Streptomyces phage φC31 catalyzes integration via recombination between attP (from phage or vector) and attB (from Streptomyces genome) sites, generating the hybrid sites attL and attR . Junction fragments that prove specific integration into the φC31 attachment site of the S. coelicolor genome are indicated. This figure is not shown to scale.(C) Schematic presentation of the novO inactivation. novO(693 bp) was first replaced by an apramycin resistance (aac(3)IV) cassette. Afterwards, the cassette was excised by digestion with XbaI and SpeI and religated, leaving an in-frame “scar” of 18 nucleotides between the start and stop codons of novO. This figure is not shown to scale.(D) Southern blot analysis of S. coelicolor M512 005)

공학/기술| 2009.06.05| 29페이지| 1,000원| 조회(440)

방선균, streptomyces, Metabolic, 대사공학, coelicol..

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국내외 효소관련 산업 현황

1. 국내외 효소관련 산업 현황을 조사하여 요약보고하라. (50)- 산업용 ? 의료용 효소 시장 동향과 전망① 해외1999년 미국의 분야별 효소시장 규모미국의 효소시장 경향 분석 (Freedonia Group)인도의 효소시장은 환경친화 공정에 대한 인식이 높아지며 크게 성장하고 있다. 업계의 추정에 따르면, 인도의 효소시장 규모는 조사 당시 25억 루피였다. 세계 시장 성장률에 비해 인도의 성장률은 매우 높다. 주요 소비부문은 직물(20%), 약품(16%), 세제(10%), 가죽(7.5%), 녹말(7.5%) 생산부문이다.인도의 산업용 효소 생산업체 순위미국의 효소시장 변화예측 (2000)미국의 효소시장을 기준으로 추정한 세계 효소시장 예측세계 효소시장의 흐름에 있어 주요한 변화 중 하나는 다국적 거대기업에서 자체 상품생산에 필요한 효소를 독자적으로 개발하여 사용할 것이라는 예측이며, 또 하나의 중요한 변화는 현재 당면한 환경문제를 범세계적으로 대처하기 위해서 재생가능한 자원을 활용하고 환경 친화적 공정을 사용해야 하는 전세계의 협약이다.지역별 산업용 효소시장② 국내국내 효소시장은 의약용이 약 40%를 차지하는 130억원 규모를 보였으며 나머지는 위 도표와 같다.국내 효소생산은 알콜발효공업에서의 전분분해효소와 제약공업의 소화효소제 생산을 기점으로 시작되어 영세한 업체가 대부분이었기 때문에 수입의존도가 높다. 수입은 주로 Novo, Daiwa, Amano, Gist-brocades 등으로부터 이루어지고 있는데 이 가운데 Novo가 국내 효소시장의 50% 이상을 차지하고 있다.국내 효소 시장 비율2002~2003년 당시 국내에서 생산된 유일한 혈전용해제인 Urokinase는 약 26억원의 시장을 형성하고 있었고, 식품용 효소는 전체 효소시장의 22%를 차지하고 있었으며 93년 기준 66.5억원 규모를 보였다. 식품용 효소 가운데 가장 큰 수요를 보인 것은 Amyloglucosidase로 연간 2000톤 규모이며, α-amylase가 약 70톤 규모였다. 전분당화 공업용 효소시장은 654톤으로 38억 시장을 형성하고 있었다. 세제공업용은 1200톤 규모의 58억 시장에서 농축세제의 생산증가로 수요가 정체상태에 있다.국내 효소관련 사업체국내 효소시장 상황은 산업적 효소 이용 측면에서 볼 때 선진국에서 생산되는 효소제품을 자유롭게 수입 사용할 수 있는 상황이며 사용자 입장에서는 보다 유리하게 선호할 수 있어, 국내 효소 생산 측면에서 기존 효소 제품과 경쟁할 수 있는 품질, 가격이 유리한 효소제품을 생산하고, 새로운 효소 제품 개발에도 주력하고 있다. 개발이 꾸준히 이루어지고 있는 분야는 진단용, 시약용, 의약용 효소 등이다.- 업체 동향주요 산업용 효소생산 회사국내 제약업계 매출액수출입현황ⅰ 기술(제품)의 수출입 현황한국 바이오 연감(2000)에 따르면 효소의 국내 생산은 57억원, 국산 수출이 5억, 수입 203억 규모이지만 효소의 경우는 효소 자체보다는 효소이용공정이 휠씬 시장 규모가 크기 때문에 이보다는 큰 시장이 형성될 것으로 본다. 그 예로 건강보조식품에 효소시장이 1998년의 경우 308억 규모로 알려져 있다.ⅱ 기술(제품)의 수입 대체 효과효소자체의 생산이 그 사업체의 품질의 생명성을 보장하는 형태로 발전해 나가는 형태로 시장이 발전해 가는 추세이기 때문에 제품의 품질경쟁성을 보장하는 분야에 대해서는 자체 생산하여 그 분야에 노하우를 갖는 분야의 산업용 효소분야나 작은 양으로 특이성이 있는 새로운 공정개발이 가능한 효소로 정밀화학용, 의료용, 특수용도의 효소(Low volume High cost) 분야는 막대한 수입대체 효과를 가지리라 본다. 하지만 일반적으로 bulky하게 사용되는 식품음료용, 섬유용, 세제용과 같은 많이 사용되면서 부가가치가 높지 않은 효소 (High volume Low cost)는 수입대체 효과보다는 생산되는 Raw materials (식물, 미생물, 동물 등), 생산되는데 필요한 장치에 의해서 투자여부에 의해서 생산단가가 결정되기 때문에 이 분야에 대한 수입대체 효과는 기대하기 어렵다.효소 및 조제용 효소의 수출입 현황- 산업용 효소 분야의 최고 바이오텍 기업 : Novozymes노보자임 사는 Novo Nordisk사로부터 분사한 세계 최고의 산업용 효소 바이오텍 기업이다. 세제, 음식물 등 각종 생산 공정에서 필요한 효소를 공급하며, 최근에는 바이오에탄올, 바이오의약품 분야에도 도전하는 중이다.OverviewA. 산업용 효소 시장은 18억 달러 규모로 추정되며, 노보자임은 이 중 43% 정도의 시장을 점유.B. 2, 3위 기업은 미국 Genencor와 덴마크의 DSM.C. 노보자임은 4개 부문의 사업을 진행중: Technical Enzymes,Food Enzymes, Feed Enzymes, MicroorganismsEnzymes Market Shares 2002Source: Novozyme, Merrill LynchTechnical EnzymesA. 회사 매출액의 60%를 차지하며 가장 중요한 부문ⅰ 세제용 효소(Detergents)가 이 부문의 60% 비중 차지ⅱ 세계 Technical Enzymes 시장의 50%를 차지하는 것으로 추정Technical Enzyme Sales ForecastsSource: Merrill Lynch(2003. 10)ⅲ bio-ethanol, starch, textiles 분야의 성장과 함께 매년 5%씩 성장할 것으로 예상(각 분야가 10% 의 비중 차지)Technical Enzymes Sales ForecastsSource: Merrill Lynch(2003. 10)ⅳ US Department of Energy (DOE)와 함께 Bio-mass를 Bio-ethanol로 전환하는 미래사업 공동 진행 중B. Detergentsⅰ biological washing powder, liquids for clothes, dishwashing 소재ⅱ 보통 세제 가격의 5-8% 비중 차지Detergent CompositionSource: Merrill Lynch(2003. 10)ⅲ 전세계 세제 시장에 대한 효소의 침투율은 부피관점에서 70%로 추정(금액관점으로는 70% 초과 추정)ⅳ 전세계 세제 시장의 공급능력은 수요에 비해 50% 초과 상태이므로 향후에는 시장 감소 예상ⅴ P&G, 유니레버 사는 효소 공급자들에게 가격인하 압력 가하는 중Detergent Market Value and VolumeSource: Novozyme,, Merrill LynchC. Bioethanolⅰ 현재 전체 매출액의 6% 수준이나 향후 가장 중요한 사업분야ⅱ 세제 지원으로 경제성을 맞추고 있으나, 기술 향상, 에너지 수요, 환경 문제 등으로 발전 예상ⅲ 미국에서의 바이오에탄올 생산은 매년 20씩 증가 양상(02년 21억 갤런, 03년 25억 갤런 생산 예상)ⅳ 현재 논의 중인 US energy bill이 통과될 경우, 2012년에는 5십억 갤런이 생산될 것으로 전망ⅴ 유럽의 경우, 각 국가들의 바이오 연료 사용에 대한 의무 비율 제정: 2005년까지 2%, 2010년까지 5.75%(현재는 1% 미만으로 추정)ⅵ 바이오에탄올의 주요 곡물은 옥수수이며, 옥수수에서 녹말(starch)를 추출하는 과정에서 효소와 화학 제재를 사용(미국)ⅶ 유럽에서는 밀과 보리를 사용하기도 하나, 공정이 까다롭고 효소를 반드시 필요로 함(노보자임이 유럽의 주요 효소 공급 기업)D. Starch Processingⅰ High fructose syrup, a sweetener used in most soft drinks, but also used in confectioneryⅱ Monosodium glutamate (familiar to consumers of Chinese food), ascorbic acid, lysine and malodextrinsE. Textilesⅰ Stonewashingⅱ Bleaching of denimⅲ Processing/finishing of cotton, wool, silk, leatherF. 기타ⅰ contact lens cleaners & toothpasteFood EnzymesA. 회사 매출액의 26% 차지Food Enzyme Sales ForecastsSource: Merrill Lynch(2003. 10)ⅰ baking, brewing, juices, wine, oils, fats, pet foods에 사용되는 효소 개발ⅱ 세계 시장(5억 달러)의 35%를 차지하며, 10-15%의 성장 예상B. 신규 효소 제품을 시장에 출시하는데 보통 2년 소요되나, 노보자임을 이를 18개월로 줄이고자 목표함. 그러나 기본적으로 안전성/독성 실험에 일정 기간 소요되므로 한계가 있음.C. Food enzyme분야는 가격 경쟁이 적음D. Bakery 고객이 매출의 50% 차지ⅰ Novamyl의 비중이 50% 차지 - 빵의 보존기간을 연장. 특허에 덜 민감.ⅱ Lipopan F 출시 - 제방에 사용되는 emulsifier로서, 기존 제품에 비해 사용량이 100분의 1 수준G. 주요 고객: DSM, Danisco, CSM (Dutch confectionery and baking business), Interstate Bakeries (US bakery)Feed EnzymesFeed Enzymes SalesSource: Merrill Lynch(2003. 10)A. 회사 매출의 10% 차지(최근 5년간 연 28% 씩 성장)B. 동물 사료 제조 혹은 소화를 돕는 효소 개발ⅰ Phytase 중심(60%) - 유럽과 일본에서 사용 장려ⅱ 그 외는 non-starch polysaccharide (NSP) degrading enzymes(40%)C. 전 세계 시장(2억 달러)의 40% 차지하며, 성장율은 15% 전망D. Phytase란?ⅰ 동물의 영양소 흡수를 촉진하는 사료 첨가제로서, 식물성 사료 내의 phytic acid를 분해하는 기능

공학/기술| 2009.06.05| 9페이지| 1,000원| 조회(1,476)

효소, enzyme, 전망, 바이오텍, 동향, 노보자임, novozyme

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Metabolic Engineering of Streptomyces coelicolor

Metabolic Engineering of Streptomyces coelicolorCBE664 Process for Recombinant Microorganism Term PresentationContentsStreptomyces coelicolor? Metabolic engineering of Streptomyces coelicolor? Case studies Enhancing the Atom Economy of Polyketide Biosynthetic Processes through Metabolic Engineering in S. coelicolor Novel Approach for Improving the Productivity of Antibiotic-Producing Strains by Inducing Combined Resistant Mutations Metabolic flux analysis for calcium dependent antibiotic (CDA) production in Streptomyces coelicolorStreptomyces coelicolor ?Streptomycetes Gram-positive Chemoheterotrophic soil bacteria 8Mb, high G/C linear DNA Complex growth cycle aerial hyphae  spore chains S. coelicolor A3(2) is the most genetically characterized streptomycete Full genome sequence (Bentley et al., 2002)Streptomyces coelicolor ?Size (bp)8,667,507ORFs7,825Coding density88.9%G/C content72.12%Average gene length (bp)991Predicted regulatory proteins (total)965Predicted transport function (tode by S. coelicolor A3(2) (Bentley et al., 2002)Metabolic Engg. of S. coelicolor ?Metabolic engineering? directed modification of cellular metabolism and properties through the introduction, deletion, and modification of metabolic pathways by using recombinant DNA and other molecular biological tools Metabolic engineering is being applied to the manipulation of metabolic networks in antibiotic biosynthesis in S. coelicolor.new antibioticscontrol the production of undesirable componentsknown antibioticsvaluable mediatesS. coelicolorCBE664 Process for Recombinant Microorganism Term PresentationCase study 1Enhancing the Atom Economy of Polyketide Biosynthetic Processes through Metabolic Engineering in S. coelicolor (Lombo et al., 2001, Rude and Khosla, 2004)IntroductionThe productivity of polyketide fermentation processes in natural and heterologous hosts is frequently limited by the availability of these precursors in vivo.α-carboxylated Coenzyme A thioesterspolyketidesmalonyl-CoA (2S)-malonate methylmalonatepolyketide productivityEnhancement of fermentation in the presence of matBCThe recombinant strains of S. coelicolor, CH999/pCK7 and CH999/pFL494, were compared in fermentation experiments in the presence and absence of 1 g/L methylmalonate. Control experiments with CH999/pCK7 in pH-controlled fermentors showed no appreciable differences in 6dEB or 8,8a-deoxyoleandolide titers. (Lombo et al., 2001)CBE664 Process for Recombinant Microorganism Term PresentationCase study 2Novel Approach for Improving the Productivity of Antibiotic-Producing Strains by Inducing Combined Resistant Mutations (Hu Ochi, 2001)Construction of single, double, triple mutants+ streptomycin+ gentamicin+ rifampinS. coelicolor A3(2) 1147 (wild type)Strr mutant strGenr mutant genRifr mutant rifstr gengen rifstr gen rifpoint mutation within rpsL genepoint mutation within rpoB geneunknown mutation pointribosomal protein S12β-subunit of RNA polymeraseGrowth Actinorhodin production in R4 mediumstr genroductionWestern blotting analysis conclusionThese single, double, and triple mutants displayed in hierarchical order a remarkable increase in the production of ActII-ORF4. This reflects the same hierarchical order observed for the increase in actinorhodin production. By inducing combined drug-resistant mutations we can continuously increase the production of antibiotic in a stepwise manner.Western blotting analysis of the ActII-ORF4 protein, a pathway-specific positive regulator in the actinorhodin biosynthesis pathway. Each lane contained 20 mg of total proteins. (Hu and Ochi, 2001)CBE664 Process for Recombinant Microorganism Term PresentationCase study 3Metabolic flux analysis for calcium dependent antibiotic production in Streptomyces coelicolor (Kim et al., 2004)Structure of the CDA of S. coelicolorCalcium Dependent Antibiotic (CDA)nonribosomal lipopeptide produced by S. coelicolor the 82kb region of the S. coelicolor genome that encode the biosynthetic enzymes required for the prynthesis (Hojati et al., 2002).Summary of the metabolic flux analysisThe metabolic fluxes for the maximization of growth rate using the experimental specific glucose uptake rate as a constraintThe metabolic fluxed for the maximization of the specific production rate of the CDA using the experimental values of the specific growth rate and glucose uptake rates as constraintsExperimental and optimized specific ratesSensitivity analysisSensitivity of the specific growth rate for changes in various fluxes in terms of the marginal values.Sensitivity of the specific CDA production rate for changes in various fluxes in terms of the marginal values.Genetic deletionMetabolic flux distributions and sensitivity analyses computed for various phases of the batch culture indicated that the specific CDA production rate was affected by nitrogen assimilation, pentose phosphate pathway, shikimate biosynthesis, and oxoglutarate fluxes.  Consequently, these metabolic targets were tested using genetic deleow}

공학/기술| 2009.06.05| 20페이지| 1,000원| 조회(339)

방선균, streptomyces, 대사공학, coelicolor, 스트렙토마이세..

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[화학공학]Flow Analysis Techniques for Phosphorus

..PAGE:1Flow Analysis Techniques for PhosphorusBiosystem Engineering Lab.20043198Myung Hee MoonCBE761 Bioprocess Analysis & ControlTerm PresentationGood morning everyone. My name is Myung Hee Moon, and I¨m in biosystem engg. lab.I¨d like to present my term project on ＾Flow analysis techniques for phosphorus.￣..PAGE:2ContentsSources and importance of phosphorusExisting flow techniquesAnalysis of phosphorus by means of flow techniquesCase studiesSpectrophotometric determination of phosphate and silicate by sequential injection using molybdenum blue chemistryDevelopment of an enzymatic flow-injection chemiluminescence system for determining inorganic pyrophosphate ionThe contents are as follows. I¨d like to talk about analysis of phosphorus and flow techniques briefly. Then I¨ll introduce 2 case studies...PAGE:3Sources and importance of phosphorusEnzymesHormonesBoneCell membranesATPCreatine phosphateDNARNAPhosphorusCell signaling moleculeshepls tomaintain pHLet me start with the importancwith air segmentation. Flow injection analysis was introduced in the middle seventies, and nowadays it is a well-established and widely used technique. The easy implementation together with the analysis throughput is its main advantage. Sequential injection analysis is more recent technique. In this technique, sample and reagents segments are sequentially introduced in a tube by selection valve. SIA has become popular in the field of chemical analysis. Later, new approaches to flow analysis techniques have appeared such as the so-called multicommuted flow injection analysis (MCFIA), the all injection analysis (AIA), the multisyringe flow injection analysis (MSFIA)...PAGE:5Analysis of phosphorus by means of flow techniquesothers(atomic spectroscopic,FTIR, radioluminescence)amperometrychemiluminescence photometryvoltammetryfluoresecence spectrophotometrypotentiometryUV-vis spectrophotometryOptical techniquesElectrochemical techniquesAnalytical methodsMCFIASIAFIASFAFlow techniquesthe most. Galhardo and J. C. Masini, 2000Spectrophotometric sequential injection determination of phosphate and silicate in environmental sample and cell cultivation medium using the molybdenum blue reactionCase study 1Spectrophotometric determination of phosphate and silicate by sequential injectionusing molybdenum blue chemistryFirst case study presents a spectrophotometric sequential injection determination of phosphate and silicate in environmental sample and cell cultivation medium using the molybdenum blue reaction. I¨d like to focus on the phosphate and cell culture analysis...PAGE:7Sequential injection manifoldC: carrier; SV: syringe valve; SP: syringe pump; RV: multiport rotary selection valve; HC: holding coil (3m of 0.8mm i.d. PTFE tubing); RC1: reaction coil (0.76m of 0.5mm i.d. PTFE tubing); RC2: auxiliary reaction coil (3m of 0.8mm i.d. PTFE tubing); S: Sample; R1: reagent 1 (ammonium molybdate in nitric acid); R2: reagent 2 (ascorbic acid); R3: reagent 3 (ammonium molybdate in nte was eliminated by using a reagent with this composition to avoid the formation of molybdosilicic acid.This figure shows the SI output signal under the optimized conditions for determination of phosphate in presence of silicate in a concentration range between 0.2 and 2mg/l phosphate solutions. The sampling frequency was 75/h, and the detection limit was 0.1 mg/l. The sensitivity was adequate for determination of phosphate in waste waters, sediment extracts and an algae cultivation medium, but for study of natural waters, a pre-concentration step would be necessary...PAGE:9Analysis of Tetraselmis gracilis cultivation mediumComparing the results of the SIA method with the results obtained by the batch method proposed by APHA, result of t-paired test suggests that there is no evidence of systematic differences between the two methods.The SIA method would be a feasible tool to study assimilation rates of phosphate by aquatic organisms under well controlled conditions, providing data wit luminol + 6250 units/l ARP in 0.8-M carbonate bufferluminol : 3-aminophthaloylhydrazineARP : peroxidase from Arthromycs ramosusPPi 2Pi + H2O2Pi + 2pyruvate + 2H2O + 2O22acetylphosphate + 2H2O2 + CO2luminol + 2H2O2 + OH-Aminophthalate + N2 + 3H2O + hv (425nm)IP (inorganic pyrophosphatase) & POG (pyruvate oxidase G) were co-immobilized onto a N-hydroxysuccinic-acidimido gel and packed into a stainless steel column.25”The enzymatic FI-CL system for PPi determination was held in a light-protected box, and its inside temperature was controlled to keep the high reproducibility of the CL responses.The sample passed through a sample loop by a sampling pump. The IP-POG mixture was delivered to a co-immobilized IP-POG column. The peristaltic pump simultaneously delivered the solutions for the luminol CL reagent and the IP-POG reaction mixture at a flow rate of 1.0 ml/min. The sample was automatically injected into an 8-way valve by an integrated controller and delivered to the co-immobilized IP

공학/기술| 2006.03.14| 12페이지| 1,000원| 조회(355)

화학공학, flow analysis, Phosphorus

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