Increasing demands for sustainable production of valuable chemicals, biorefinery process using microbial fermentation combined with metabolic engineering has been actively investigated for the past two decades. One of the important amino acids, L-aspartic acid, is a four carbon amino acid and mainly used as a raw material in the synthetic sweetener, aspartame. It can be a versatile platform chemical to produce other valuable derivative chemicals and biodegradable polymers. In this study, Escherichia coli was metabolically engineered to produce L-aspartic acid in glucose mineral salts medium. For the efficient production of L-aspartic acid, E. coli was engineered by overexpression of the native E. coli genes as well as regulating metabolic fluxes by knocking-out several genes. A 24-hour flask culture results showed the 245.1 mg/L of product accumulation. Further, increasing productivity of E. coli strain would have a great potential to make the production process more economically viable and competitive to current chemical production methods.
최근 급격한 기후 변화와 환경 오염 등의 문제로 기존의 석유화학 공정 기반의 화학 물질 생산을 대체하는 바이오리파이너리 기술이 주목받고 있다. 현재까지 가상 세포 시뮬레이션을 통한 미생물의 대사 흐름을 시스템적으로 예측하고 단백질을 목적에 맞게 개량하여 원하는 물질을 대량으로 생산하기 위한 노력이 지속되어왔다. 그 중에서도 산업적으로 다양하게 사용될 수 있는 파인케미칼과 고분자, 아미노산의 생산은 더욱 집중적으로 연구되고 있다. 본 연구는 일상생활에 널리 사용되는 향미 증진제인 아스파탐의 주원료이며 생분해성 고분자인 폴리아스파트산 합성에 이용되는 아미노산인 L-아스파트산을 대장균에서 생산하는 것을 목적으로 한다. 현재 산업적 생산에 쓰이는 효소나 세포 고정화 방법은 지속적인 전구체 공급의 필요와 효소 활성 유지 측면에서 문제가 있어 보다 효율적이고 경제적인 생산 방법의 개발이 필요하다. 야생형 대장균으부터 대사 회로에 관련된 유전자의 제거와 과발현을 바탕으로 한 새로운 균주 개발과 더불어 배양 조건 최적화를 통하여 현재 최소 배지와 단일 탄소원인 포도당으로부터 24시간 플라스크 배양 조건에서 245.1 mg/L의 L-아스파트산을 생산하는 균주를 개발하였다. 이후 후속 연구를 통한 최고 효율의 균주 개발 및 생산능 향상, 이를 바탕으로 하는 다양한 유도체의 친환경적 생산도 기대되는 바이다.
