Over the past few years, environmental problems and depletion due to fossil-fuel use have become major issues. One of the solutions is to use biomass, and it has become more important to convert lignocellulose, which exists in large quantities on the earth, into biomass. Lignocellulose, which is mainly composed of glucose, xylose and arabinose, is very cheap, so there has been a lot of effort in the industry to use it to save money, but many micro-organisms could not easily consume pentoses and needed further improvement. Corynebacterium glutamicum is able to produce various substances such as amino acids by using carbon source, which is suitable as a strain for production of value-added product. However, since wild type does not have xylose metabolizing enzyme, it is not easy to consume the mixed-sugar. To solve this problem, previous studies have introduced xylose metabolizing enzymes and made it possible to metabolize xylose through adaptive evolution. In addition, in this study, xylose transport protein was introduced to further activate xylose metabolism, resulting in faster xylose consumption and cell growth. When gamma-aminobutyrate and poly-hydroxybutyrate were produced by consuming mixed sugars, it was confirmed that the yield of the modified strains was similar to that of glucose alone. This shows the possibility of replacing the carbon source from glucose to xylose. Additionally, to increase the gamma-aminobutyrate precursor, the malate dehydrogenase gene was removed and overexpression of the isocitrate dehydrogenase increased gamma-aminobutyrate production.
지난 수 년 간 석유 사용에 따른 환경 문제와 고갈 문제가 큰 이슈가 되고 있다. 그에 따른 해결 방안 중 하나가 바이오매스를 사용하는 것이며, 지구 상에 다량 존재하는 리그노셀룰로오스를 바이오매스로 전환하여 이용하는 것의 중요성이 커졌다. 포도당, 자일로스, 아라비노스가 주성분인 리그노셀룰로오스는 값이 매우 싸기 때문에 실제 산업에서 비용 절감을 위해 사용하고자 하는 노력이 많이 있었으나, 많은 미생들이 오탄당을 쉽게 소모할 수 없어 추가적인 개량을 필요했었다. 코리네박테리움 글루타미쿰은 탄소원을 이용하여 아미노산 등 다양한 물질을 생산할 수 있어 고부가 산물 생산을 위한 균주로 적합하나, 야생형은 자일로스 대사 효소가 없기 때문에 혼합당 소모를 하기 쉽지 않았다. 이를 해결하기 위해 이전 연구에서는 자일로스 대사 효소를 도입하였고 적응 진화를 통해 자일로스 대사를 가능하게 만들었다. 추가적으로 본 연구에서는 자일로스 대사를 더 활성화시키기 자일로스 수송 단백질을 도입하였으며, 그 효과로 자일로스 소모속도가 빨라졌으며, 세포 성장에서도 영향을 주었다. 혼합당을 소모하여 감마-아미노부틸산과 폴리-히드록시부틸산을 생산하고자 할 때, 개량된 균주를 이용하면 그 생산량이 포도당만을 소모했을 때의 생산량과 비슷함을 확인하였다. 이를 통해 탄소원을 포도당에서 자일로스로 일정 부분 대체할 수 있는 가능성을 보았다. 추가적으로, 감마-아미노부틸산의 전구체 증가를 위해 말산염 탈수소효소 유전자를 제거하고 이소시트르산 탈수소효소를 과발현하여 감마-아미노부틸산의 생산량을 증가하였다.
