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나노튜브 바이오센서 개발 및 프로브 물질 생산
Reports NRF is supported by Research Projects( 나노튜브 바이오센서 개발 및 프로브 물질 생산 | 2005 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김범수(충북대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00015
Year(selected) 2005 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2006년 07월 11일
Year type 결과보고
Year(final report) 2006년
Research Summary
  • Korean
  • 지질분해효소 lipase의 생산을 위해 Candida rugosa, Yarrowia lipolytica 두 효모를 NRRL에서 분양받아 lipsae의 농도 및 생산성을 높이기 위해 배양변수 최적화, 유가식 배양에서의 기질공급 최적화에 대한 연구를 수행하였다. Oleic acid를 탄소원 및 효소생산 유도제로 공급하여 광학밀도 200 이상의 고농도로 균주를 배양하였으며 유가식 배양에서 비성장속도를 제어하는 기질공급전략을 통해 lipase 생산을 최적화하였다. P450 monooxygenase를 이용한 생물전환공정은 이 효소를 합성하는 Bacillus megaterium ALA2가 Dr. Hou 실험실에서 분리, 확보되어 있으므로 이 균주를 이용하여 저가의 식물성 오일로부터 여러 구조의 새로운 oxygenated fatty acid를 생산하는 연구를 수행하였다. B. megatarium ALA2는 soybean oil의 주성분인 linoleic acid로부터 12,13,17-trihydroxy-9(Z)-octadecenoic acid (12,13,17-THOA), 두 종류의 tetrahydrofuranyl fatty acids (THFAs) 및 두 종류의 diepoxy bicyclic fatty acids (DEOA 및 hDEOA) 등을 합성한다. THFA는 항암활성을 가지는 것으로 보고되고 있다. 따라서 이들 oxygenated fatty acid를 산업 및 의약분야에 활용하기 위해 효율적인 생물전환공정의 개발에 대해 연구하였다. 여러 배양조건의 영향 (배지성분, 계면활성제 첨가 등), 분석 및 정제방법에 대한 연구를 수행하였으며 특히 계면활성제의 첨가가 THOA 생산성을 증가시킴을 알았다.
  • English
  • Candida cylindracea NRRL Y-17506 was grown to produce extracellular lipase from oleic acid as a carbon source. Through flask cultures, it was found that the optimum initial oleic acid concentration for cell growth was 20 g/l. However, high initial concentrations of oleic acid up to 50 g/l were not inhibitory. The highest extracellular lipase activity obtained in flask culture was 3.0 U/ml after 48 h with 5 g/l of initial oleic acid concentration. Fed-batch cultures (intermittent and stepwise feeding) were carried out to improve cell concentration and lipase activity. For the intermittent feeding fed-batch culture, the final cell concentration was 52 g/l and the extracellular lipase activity was 6.3 U/ml at 138.5 h. Stepwise feeding fed-batch cultures were carried out to simulate an exponential feeding and to investigate the effects of specific growth rate (0.02, 0.04 and 0.08 h-1) on cell growth and lipase production. The highest final cell concentration obtained was 90 g/l when the set point of specific growth rate was 0.02 h-1. High specific growth rate (0.04 and 0.08 h-1) decreased extracellular lipase production in the later part of fed-batch cultures due to build-up of the oleic acid oversupplied. The highest extracellular lipase activity was 23.7 U/ml when u set was 0.02 h-1, while the highest lipase productivity was 0.31 U/ml/h at u set of 0.08 h-1.
    Bacillus megaterium ALA2 was grown to produce oxygenated unsaturated fatty acids from linoleic acid. Effects of surfactant addition were investigated on the production of oxygenated fatty acids. Surfactant type (SO-25, Tween-80 and Triton X-100), concentration (0.01, 0.1 and 1%), and addition time (0 and 1 d) were changed to evaluate cell growth and production of trihydroxy-9(Z)-octadecenoic acid (THOA), the main products. Initial addition of high concentrations of Triton X-100 (0.1 and 1%) decreased cell and THOA concentrations. When Tween-80 was added at 1%, THOA production increased 1.9 to 4 times over control. Effects of Tween-80 addition were further investigated by changing the concentration from 0.01 to 2%. The maximum improvement of THOA production was 4.4 times (2440 mg/L) over control (554 mg/L) when Tween-80 was added at 2% after 1 day. Only Tween-80 addition without linoleic acid did not produce THOA, suggesting that Tween-80 was not a substrate for THOA. In pH and dissolved oxygen controlled fermentor, THOA concentration reached 337 mg/L at 70 h (4.81 mg/L/h of productivity) and then decreased after linoleic acid was consumed. By adding 1% Tween-80 in fermentor culture, both THOA concentration and productivity increased to 553 mg/L and 24.0 mg/L/h, respectively.
Research result report
  • Abstract
  • 나노튜브 바이오센서 개발 및 프로브 물질 생산 연구를 위하여 6개월 동안의 짧은 기간 동안 모든 내용을 수행하기보다는 NCAUR의 강점 분야인 생체유래 소재 (프로브 물질) 생산을 위한 생물공정 개발에 대한 연구에 집중하였다. 바이오센서 개발을 위해서는 먼저 프로브 물질의 확보가 필수적이므로 생체유래 소재로 센서에 다양하게 활용되는 지질분해효소 lipase의 생산과 항암제와 반응하여 신약개발센서로 활용 가능한 P450 monooxygenase를 이용한 생물전환공정에 대해 연구를 수행하였다.
  • Research result and Utilization method
  • 지질분해효소 lipase의 생산을 위해 Candida rugosa, Yarrowia lipolytica 두 효모를 NRRL에서 분양받아 lipsae의 농도 및 생산성을 높이기 위해 배양변수 최적화, 유가식 배양에서의 기질공급 최적화에 대한 연구를 수행하였다. Oleic acid를 탄소원 및 효소생산 유도제로 공급하여 광학밀도 200 이상의 고농도로 균주를 배양하였으며 유가식 배양에서 비성장속도를 제어하는 기질공급전략을 통해 lipase 생산을 최적화하였다.

    P450 monooxygenase를 이용한 생물전환공정은 이 효소를 합성하는 Bacillus megaterium ALA2가 Dr. Hou 실험실에서 분리, 확보되어 있으므로 이 균주를 이용하여 저가의 식물성 오일로부터 여러 구조의 새로운 oxygenated fatty acid를 생산하는 연구를 수행하였다. B. megatarium ALA2는 soybean oil의 주성분인 linoleic acid로부터 12,13,17-trihydroxy-9(Z)-octadecenoic acid (12,13,17-THOA), 두 종류의 tetrahydrofuranyl fatty acids (THFAs) 및 두 종류의 diepoxy bicyclic fatty acids (DEOA 및 hDEOA) 등을 합성한다. THFA는 항암활성을 가지는 것으로 보고되고 있다. 따라서 이들 oxygenated fatty acid를 산업 및 의약분야에 활용하기 위해 효율적인 생물전환공정의 개발에 대해 연구하였다. 여러 배양조건의 영향 (배지성분, 계면활성제 첨가 등), 분석 및 정제방법에 대한 연구를 수행하였으며 특히 계면활성제의 첨가가 THOA 생산성을 증가시킴을 알았다.
  • Index terms
  • 지질분해효소, lipase, monooxygenase, 생물공정, 생체유래 소재
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