글리콜산 생산을 위한 효모의 대사공학 연구

Abstract

글리콜산은 각질 제거와 화학적 박피 용도로 미용 산업에서 널리 이용되며, 또한 PGA와 같은 생분해성 고분자 물질의 단량체로서 사용되어 산업적 가치가 높은 약유기산의 일종이다. 본 연구에서는 미생물을 통한 바이오매스 기반의 글리콜산 생산을 위하여 대사 공학적인 방법을 이용하여 높은 효율로 글리콜산을 생산할 수 있도록 개량된 Saccharomyces cerevisiae 효모 균주를 제작하였다. 효모에서의 글리콜산 생산은 글리옥실산 회로의 중간 산물인 글리옥실산의 환원을 통하여 이루어진다. 본 연구에서는 대장균 유래의 글리옥실산 환원 효소 유전자 ycdW를 도입한 효모에서 성공적으로 글리콜산을 생산할 수 있음을 확인하였으며, 글리옥실산 환원의 경쟁 반응인 말산 합성 반응을 매개하는 MLS1을 제거하고 ycdW 유전자를 삽입하여 0.1 M 인산을 포함하는 완충 배지에서 20 g/L의 포도당으로부터 1 g/L의 글리콜산을 생산하는 돌연변이 균주 mls1Δ::ycdW를 제작하였다. 이에 글리옥실산 생성 반응을 매개하는 이소시트르산 분해 효소 유전자 ICL1을 과발현하여 글리콜산의 생산량 증가를 확인하였고, 여기에서 추가적으로 글리옥실산 생성 반응의 부산물인 숙신산을 옥살로아세트산으로 전환하여 글리옥실산 회로에서 재활용하는 경로에 관여하는 유전자들을 함께 과발현한 mls1Δ::ycdW ICL1 SFC1 FUM1ΔMTS MDH1ΔMTS 에서 최종적으로 1.52 g/L의 글리콜산을 생산할 수 있었다.