YN14 균주는 P.stipitis를 적응진화하여 cellobiose 대사 효율이 향상되고 xylose 대사가 영향을 받지 않는 균주로 개발되었으며, cellobiose와 xylose를 동시에 대사하여 ethanol 생산 및 생산속도가 2 배 가까이 빨라졌고, 글리코실전이반응에 의한 당중합체의 형성이 거의 일어나지 않았다. 이러한 결과는 섬유소계 바이오매스로부터 바이오 연료 등과 같은 유용한 물질을 생산하기 위해 효과적으로 바이오 대사를 할 수 있는 미생물의 개발에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
<p>한편 본 연구에서 개발된 YN 14 균주는 매우 빠른 cellobiose 대사 속도를 보였는데, 이는 적응진화를 통해 앞서 언급했던 sugar transporter들(예, HXT2.4, HXT2.5 및 HXT2.6 등)이나 intracellular \( \beta \)-glucosidase들(BGL1, BGL3 및 BGL5 등)이 유전적 변이를 일으켜 할성이 향상되었거나 발현 수준이 모균주에 비해 현격히 늘어났기 때문일 것으로 예상된다. 또한 YN14 균주는 적응진화에 의한 돌연변이에도 불구하고 xylose 대사가 거의 영향을 받지 않았으며 이를 통해 cellobiose와 xylose 혼합당을 동시에 대사하여 모균주에 비해 ethanol 생산 및 생산속도가 2 배 가까이 빨라지는 발효 결과를 나타내었는데, 이러한 결과를 cellobiose와 xylose를 동시에 대사하는 재조합 S. cerevisiae에 관한 선행 연구결과와 종합해 본다면 효모에서 cellobiose 대사와 xylose 대사는 서로 간의 대사를 저해하지 않고 상승효과를 낼 수 있음을 알 수 있다. 그리고 YN14 균주는 혼합당의 농도가 높은 경우 약간의 xylitol이 축적되는 것이 관찰 되었는데, 아마도 cellobiose와 xylose의 동시대사로 인해 YN 14가 대사할 수 있는 한계치에 가깝게 혼합당이 유입되었기 때문인 것으로 추측된다. 흥미롭게도 YN14 균주는 cellobiose와 xylose를 동시에 대사하는 재조합 S. cerevisiae가 보였던 문제점 중 하나인 혼합당 발효 중 intracellular \( \beta \) -glucosidase의 글리코실전이반응에 의한 각종 당중합체의 형성이 거의 일어나지 않았다. Cellobiose와 xylose 혼합당 발효에서 발효시간이 경과하더라도 cellobiose의 중합체 및 cellobiose와 xylose의 중합체가 배지 내에 축적되는 현상이 거의 발생하지 않았으며(보충 Fig. 2), 이는 YN14 균주의 cellobiose 대사에 관련된 효소들이 기존에 보고된 효소들보다 향상된 성능을 가지고 있음을 나타낸다. 따라서 YN 14의 유전체 분석 및 전사체 분석과 같은 추가적인 연구를 통해 cellobiose 대사 향상의 원인 및 이와 관련된 주요 유전자틀을 확보할 수 있을 것이며, 이를 섬유소계 바이오매스에서 유래하는 혼합당으로부터 효과적으로 바이오 연료 및 바이오 소재를 생산할 수 있는 미생물의 개발에 활용할 수 있을 것이다.</p> <h1>요 약</h1> <p>섬유소계 바이오매스로부터 바이오 연료 등과 같은 유용한 물질을 생산하기 위해서는 바이오매스로부터 유래하는 혼합당을 효과적으로 대사할 수 있는 균주의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 xylose를 대사가 가능한 효모인 \( P \).stipitis 를 적응진화하여 cellobiose 대사 효율이 향상되고</p> <p>cellobiose와 xylose를 동시에 대사할 수 있는 균주를 개발하고자 하였다. 총 10 회의 계대배양을 통해 얻어진 진화된 \( P \).stipitis 돌연변이 균주는 모균주에 비해 6 배 이상 증가된 cellobiose 대사 속도를 나타내었으며 ethanol 생산수율을 0에서 \( 0.4 \) (g ethanol/g cellobiose)로 향상시켰다. 아울러 본 실험에서 개발한 돌연변이 균주는 cellobiose와 xylose 혼합당 조건에서 모균주에 비해 2 배 가까이 향상된 ethanol 생산 및 생산속도를 나타내었다.</p>