Efficient Production of Hexanoic Acid from Glucose and Xylose by Carbon Catabolite Repression (CCR)-relaxed Mutant of Clostridium sp. JS66
- 주제(키워드) Clostridium sp. JS66 , xylose , Adaptive laboratory evolution , Carbon catabolite repression , Random mutagenesis
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 한성옥
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 대학원 생명공학과
- 세부전공 의약나노바이오시스템
- 세부분야 해당없음
- 원문페이지 53 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000268922
- UCI I804:11009-000000268922
- DOI 10.23186/korea.000000268922.11009.0001374
- 본문언어 영어
초록/요약
Lignocellulosic biomass is attracting attention as a renewable resource alternative to petroleum. Clostridium sp. JS66 can produce hexanoic acid from syngas and sugars. In this study, hexanoic acid production from glucose and xylose, the main sugars in lignocellulosic hydrolysate, was investigated using Clostridium sp. JS66. When each glucose and xylose was supplied, the consumption rate of xylose was far slower than that of glucose. Clostridium sp. JS66 was subjected to adaptive laboratory evolution (ALE) to enhance xylose consumption. The evolved strain exhibited improved xylose consumption rates, but carbon catabolite repression (CCR) was observed in the mixture of glucose and xylose. The evolved strain was mutated with nitrosoguanidine (NTG) and CCR-relaxed mutants were screened using a phloroglucinol colorimetric assay. As a result, the CCR-relaxed mutant simultaneously utilized glucose (21.1 g/L) and xylose (9.9 g/L) and produced 15.2 g/L of hexanoic acid (HA). Whole-genome sequence of the mutant revealed several mutations that might cause phenotype changes. This is the first report on hexanoic acid production by co-utilization of glucose and xylose, providing a way for hexanoic acid production from lignocellulose.
more초록/요약
목질계 바이오매스는 화석 연료를 대체할 수 있는 재생 가능한 자원으로 주목받고 있다. Clostridium sp. JS66은 합성 가스를 포함하여 다양한 당을 이용하여 헥산산을 생산할 수 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스 가수분해물의 주요 당원인 포도당과 목당으로 헥산산을 생산하기 위해 Clostridium sp. JS66을 연구하였다. 포도당과 목당을 각각 제공할 경우, 목당의 소모 속도는 포도당의 소모 속도에 비해 매우 낮았다. Clostridium sp. JS66의 목당 소모 능력을 개선하기 위해 실험실 적응 진화 (ALE)을 수행하였다. 진화된 균주는 개선된 목당 소모 능력을 나타냈지만, 포도당과 목당이 혼합된 형태에서는 탄소 이화 대사 억제 (CCR)가 관찰되었다. 이를 해결하기 위해, 진화된 균주에 nitrosoguanidine (NTG)를 이용한 무작위 돌연변이를 유발하였고, phloroglucinol colorimetric assay로 CCR-relaxed 돌연변이체를 선별했다. 결과적으로 CCR-relaxed 돌연변이체는 포도당 (21.1 g/L)과 목당 (9.9 g/L)을 동시에 소모하여 15.2 g/L의 헥산산을 생산하였다. 개발된 균주들은 전장 유전체 분석으로 표현형 변화를 유발할 수 있는 유전자 돌연변이를 확인했다. 본 연구는 포도당과 목당의 동시 소모로 헥산산을 생산한 첫번째 보고이며, 목질계 바이오매스를 이용한 헥산산 생산의 가능성을 시사한다.
more목차
LIST OF FIGURES AND TABLES ii
ABSTRACT 1
1. INTRODUCTION 3
2. MATERIALS AND METHODS 10
2.1. Cultures and media 10
2.2. Adaptive laboratory evolution 11
2.3. Random mutagenesis 13
2.4. Phloroglucinol colorimetric assay 15
2.5. Whole-genome sequencing & data analysis 16
2.6. Analysis of cell growth, sugars, and metabolite 17
3. RESULTS AND DISCUSSION 18
3.1. Adaptive laboratory evolution of Clostridium sp. JS66 18
3.2. Random mutagenesis of ALE strain 26
3.3. Screening of CCR-relaxed mutant 28
3.4. Genome analysis of ALE strain and CCR-relaxed mutant 36
4. CONCLUSION 42
5. REFERENCES 44
ABSTRACT IN KOREAN 47
