Adipic acid is precursor for the production of nylon and plastics. Today it is synthesized by chemical processes from petrochemicals. Biosynthesis of cis,cis-muconic aicd from chrosimate using aromatic degradation and assimilation in Corynebacterium glutamicum will replace the chemical synthetic method. Muconic acid biosynthesis pathway pass through three stages, protocatechuic acid and catechol into cis,cis-muconic acid. it can be chemically hydrogenated to adipic acid. The pathway consists of three enzymes, PobA(p-hydroxybenzoic acid hydrolase), AroY(protocatechuic acid decarboxylase) and CatA(catechol 1,2-dioxygenase). For each reaction step, we searched enzymes showing strong activity and collected several candidated enzymes of specific microorganisms. Then catalytic activity of the enzymes were tested and determined whether they can be introduced to the system of muconic acid production. To maximize productivity of muconic acid, the combinations of enzymes applied to various promoters were inserted pCES208 vector and the expression level were tested in C. glutamicum. This data will be applied to maximize production of muconic acid in C. glutamicum. This study can be introduced to designing and development of microbial systems which produce biomaterials aromatic compounds with high efficiency.
아디프산은 나일론과 플라스틱 합성의 전구체로서 산업적으로 매우 중요한 화합물이다. 현재 대부분의 아디프산은 벤젠으로부터 화학적으로 합성한다. 하지만 난분해성 부산물, 낮은 수율 의 문제를 가지고 있으며 자원의 고갈과 환경 문제를 야기한다. 본 연구는 코리네박테리움의 방향족 화합물의 합성 및 분해경로를 이용하여 글루코오스로부터 화학적으로 쉽게 아디프산으로 수소화할 수 있는 cis,cis-muconic acid을 생산 공정을 개발하기 위한 기반 연구이다. 코리네박테리움에서 cis,cis-muconic acid 생산경로를 설계하기 위해서는 PobA(p-hydroxybenzoic acid hydrolase), AroY(protocatechuic acid decarboxylase), CatA(catechol 1,2-dioxygenase)의 세 가지 효소의 도입이 필수적이다. PobA는 p-hydroxybenzoic acid로부터 protocatechuic acid 의 반응을 촉매하며 AroY는 protocatechuic acid로부터 catechol을 생성한다. 생성된 catechol은 CatA에 의해 cis,cis-muconic acid으로 전환된다. 본 연구는 이 3단계의 효소를 탐색하여 반응성을 기준으로 적절한 효소를 일차적으로 선별하였다. 다음으로 각 효소의 반응성을 측정하여 뮤콘산 생산 경로에 도입이 가능여부를 확인하였으며, 코리네박테리움내에서 뮤콘산의 생산의 극대화를 위하여 다양한 프로모터를 이들 효소의 발현 시스템에 적용하여 발현효율을 측정하였다. 코리네박테리움의 방향족 아미노산의 합성경로를 차단하고 이로 인해 축적된 chorismate로 부터 p-hydroxybenzoic acid로의 반응을 촉매하는 UbiC를 도입한 균주에 본 연구에서 개발한 효소발현 시스템이 적용 될 수 있다. 본 연구는 바이오 소재 방향족 화합물을 고효율로 생산이 가능한 미생물 시스템 설계 및 개발에 응용될 수 있다.
