Adaptive evolution for efficient production of D-lactic acid in Saccharomyces cerevisiae

Abstract

젖산은 생분해성 고분자인 폴리락트산의 단량체로, 두 개의 광학이성질체인 D형 젖산과 L형 젖산으로 만든 각각의 고분자들을 사용하여 향상된 물성을 가지는 폴리락트산을 생산할 수 있다. 이에 따라 최근 미생물을 활용한 순도 높은 젖산의 생산에 대한 관심이 증가하고 있다. Saccharomyces cerevisiae는 자연적으로 젖산을 합성할 수 없으나, 높은 내산성을 가지고 있어 젖산 생산에 적합한 균주로 주목을 받고 있다. 대사공학을 활용하여 개발된 기존의 균주는 내산성 저하로 인해 D형 젖산의 생산 한계를 보였다. 본 연구에서는 젖산이 포함된 배지에서의 적응진화를 통해 내산성과 D형 젖산 생산이 향상된 균주를 개발하였다. 다섯 가지의 알코올 탈수소 효소 유전자 (ADH1, ADH2, ADH3, ADH4와 ADH5)가 결손된 D형 젖산 생산 진화 균주를 개발하고, 추가적으로 피루브산 탈탄산 효소 유전자 (PDC1)를 젖산균 유래의 D형 젖산 탈수소 효소 유전자 (Lm.ldhA)로 치환함으로써 수율 0.86 g/g의 40.5 g/L의 D형 젖산을 생산하는 균주를 개발하였다. 최종적으로 flask fermenetraion 결과, pH 조절 없이 산성조건에서 생산성 0.97 g/(L∙h)와 수율 0.71 g/g glucose로 69.7 g/L의 D형 젖산을 생산하는 균주가 제작되었다.