선별된 돌연변이 균주의 [EMIM][Ac]에 대한 내성을 모균주(S. cerevisiae D452-2)와 비교하기 위하여 D452-B2, D452-S3, 모균주를 \( 3 \% \) [EMIM][Ac]가 추가된 \( YPD_{80} \) 배지와 [EMIM][Ac]가 추가되지 않은 \( YPD_{80} \) 배지에 각각 접종하여 발효를 진행하여 비교하였다. 결과적으로 D452-B2와 D452-S3 균주의 에탄올 수율은 모균주와 비교하여 각각 2.89배와 2.99배 증가하였으며 생산성은 27.41배와 27.98배로 매우 크게 증가하였다. 유도적 돌연변이 유발 실험 중에 발생하는 의도치 않은 다른 대사과정의 변화를 확인하기 위해 D452-B2, D452-S3, 모균주를 [EMIM][Ac]가 추가되지 않은 \( YPD_{80} \) 배지를 이용하여 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \)와 \( 150 \mathrm{rpm} \) 조건에서 발효를 진행하여 그 결과를 비교하였다. 유도적 돌연변이 유발 실험으로 D452-B2, D452-S3 균주의 [EMIM][Ac]에 대한 내성은 증가하였으나 일반 \( YPD_{80} \) 배지에서의 glucose 소비속도는 오히려 현저히 낮아지는 모습을 보였다.
<h2>B2 균주와 S3 균주의 발효 결과 비교</h2> <p>선별된 돌연변이 균주의 [EMIM][Ac]에 대한 내성을 모균주(S. cerevisiae D452-2)와 비교하기 위하여 D452-B2와 D452-S3 그리고 모균주를 \( 3 \% \) [EMIM][Ac]가 추가된 \( YPD_{80} \) 배지와 [EMIM][Ac]가 추가되지 않은 \( YPD_{80} \) 배지에 각각 접종하여 발효를 진행하여 비교하였다. \( 5 \% \)의 [EMIM][Ac] 조건에서는 모균주의 성장속도와 glucose 소비속도가 크게 낮아져 돌연변이 균주와 비교하기 어려워 [EMIM][Ac] 농도를 \( 3 \% \)로 조정하여 비교 실험을 수행하였다. [EMIM][Ac]가 포함된 \( YPD_{80} \) 배지를 이용하여 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \)와 \( 150 \mathrm{~rpm} \) 조건으로 발효를 진행한 결과 발효 18시간 동안 모균주는 \( 11.0 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 glucose를 소비하고, 균체의 성장은 OD \(\left( A_{600} \mathrm{~nm}\right) \)가 4.5이었으며 \( 1.3 \mathrm{~g} / \)의 낮은 ethanol 생산량을 보였다. 이 때 에탄올의 수율과 생산성은 각각 \( 0.1 \mathrm{~g} / \mathrm{g} \)과 \( 0.1 \mathrm{~g} \mathrm{l}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \) 였 다. 하지만 모균주와 달리 돌연변이 균주 D452-B2와 D452-S3는 같은 시간 동안에 각각 \( 80.1 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)와 \( 79.7 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 glucose를 소비하였고, 균체의 성장은 OD \(\left(A_{600} \mathrm{~nm}\right) \)가 각각 11.1과 11.3이며, ethanol 생산량은 각각 \( 35.6 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)와 \( 36.3 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)이었다. 이때의 에탄올의 수율과 생산성은 각각 \( 0.44 \mathrm{~g} / \mathrm{~g}\)과 \( 0.46 \mathrm{~g} / \mathrm{~g}\) 그리고 \( 1.9 \mathrm{~g} \mathrm{l}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)과 \( 2.0 \mathrm{~g} \mathrm{l}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)이었다. 모균주는 \( 3 \% \) [EMIM][Ac]에 대해 심하게 저해를 받아 균체의 성장이 크게 감소하였으며 에탄올의 생산도 매우 낮았으나 돌연변이 균주 D452-B2와 D452-S3는 효과적으로 glucose를 소비하여 에탄올을 생산하였다. D452-B2와 D452-S3 균주의 에탄올 수율은 모균주와 비교하여 각각 2.89배와 2.99배 증가하였으며 생산성은 27.41배와 27.98배로 매우 크게 증가하였다.</p> <p>유도적 돌연변이 유발 실험 중에 발생하는 의도치 않은 다른 대사과정의 변화를 확인하기 위해 D452-B2와 D452-S3 그리고 모균주를 [EMIM][Ac]가 추가되지 않은 \( YPD_{80} \) 배지를 이용하여 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \)와 \( 150 \mathrm{rpm} \) 조건에서 발효를 진행하여 그 결과를 비교하였다. 모균주는 발효 12시간 만에 \( 80 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 glucose를 모두 소비하며 \( 31.6 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 ethanol을 생산하였다. 이때의 에탄올 수율과 생산성은 각각 \( 0.4 \mathrm{~g} / \mathrm{g} \)와 \( 2.6 \mathrm{~g} \cdot \mathrm{l}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)이었다. 하지만 [EMIM][Ac]에 내성이 증가된 돌연변이 균주 D452-B2와 D452-S3 균주는 각각 12시간 동안 에 \( 54.1 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)와 \( 58.4 \mathrm{~g} / \)의 glucose를 소비하였고, \( 25.7 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)와 \( 27.6 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \)의 ethanol 생산을 보였다. 돌연변이 균주 D452-B2 와 D452-S3는 [EMIM][Ac]에 내성이 증가된 반면 [EMIM][Ac]이 첨가되지 않은 일반 \( \mathrm{YPD}_{80} \) 배지에서는 오히려 glucose의 소비속도가 모균주에 비해 각각 \( 33 \% \) 그리고 \( 28 \% \) 감소하였음을 확인하였다. 또한 균체의 성장과 에탄올의 생산량도 \( 38-42\%\)와 \(13-18\%\) 감소하였다. 그로 인해 D452-B2 와 D452-S3 균주의 경우 에탄올 생산성은 \( 13-18 \% \) 가량 감소하였으나 반면에 낮은 균체의 성장으로 인해 수율은 약 \( 22 \% \) 가량 증가하였다. 유도적 돌연변이 유발 실험에 의해 D452-B2와 D452-S3 균주의 [EMIM][Ac]에 대한 내성은 증가하였으나 일반 \( YPD_{80} \) 배지에서의 오히려 glucose 소비속도가 현저히 낮아지는 결과를 확인하였다. 유도적 돌연변이 유발 실험 과정에서 예상하지 못하는 다양한 돌연변이가 발생했을 것으로 예상되며 그로 인해 이러한 결과가 나타났을 것으로 사료된다.</p> <p>다양한 ionic liquid에 내성을 보인 효모들을 선별하기 위한 연구가 진행되었으며, 그 결과 Clavispora, Debaryomyces, Galactomyces, Hyphopichia, Kazachstania, Meyerozyma, Naumovozyma, Wickerhamomyces, Yarrowia, Zygoascus 속들은 [EMIM]][Ac]의 농도 최대 \( 5 \% \)까지 저해를 받지 않는다고 밝혀졌다. 특히 대표적인 효모인 S. cerevisiae는 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride([EMIM][Cl])는 최대 \( 200 \mathrm{~mM} \) (\( 2.93 \% \)), [EMIM][Ac]는 \( 100 \mathrm{~mM} \) (\( 1.7 \% \))까지 내성을 보인 것으로 확인되었다. 최근에는 chemical genomics-guided biodesign이라는 방법을 통해 PTK2 유전자가 결여된 S. cerevisiae Y133-IIL 균주의 경우 \( 1 \% \)의 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM][Cl]) 조건에서 효과적으로 glucose와 xylose를 에탄올로 전환시킨다고 보고되었다. 본 연구를 통해 선별된 돌연변이 균주 S.cerevisiae D452-B2와 D452-S3는 이들 결과와 비교해도 크게 뒤쳐지지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.</p>