p-Coumaric acid is industrial desirable plant origin phenolic acid having anti-oxidant and anti-inflammatory effects, which can be used as a precursor for various valuable flavonoids. p-Coumaric acid successfully biosynthesized from glucose by co-expressing Arabidopsis thaliana origin trans-cinnamate 4-hydroxylase (C4H) and cytochrome P450 reductase (CPR) in trans-cinnamic acid producing Escherichia coli strain. With culture temperature and media optimization, up to 484 mg/L of titer was achieved in fed-batch cultivation. To increase the activity of heterologous C4H in bacteria, directed evolution of enzyme approach was additionally introduced. p-Coumaric acid specific bacterial biosensor was used for the high-throughput fluorescence-based enzyme library screening and capable of isolating mutations associated with increased p-coumaric acid titer.
파라-쿠마르산은 식물유래 페놀산으로 항산 및 항염효과가 있으며 고부가가치 플라보노이드의 전구체로 쓰일 수 있는 산업적 수요가 큰 물질이다. 현재까지 파라 쿠마르산의 공급은 화학 용매를 이용한 추출에 의존하고 있고 이는 분리정제과정을 필요로 하며 독성 화학물질이 잔류한다는 문제점이 있다. 이에 대한 대안으로 대량 생산이 용이한 미생물을 이용하여 파라 쿠마르산을 고농도로 생합성하고자 하는 연구가 최근 진행되고 있다. 본 연구에서는 파라 쿠마르산의 생합성 경로 중 페닐알라닌과 계피산을 거쳐 합성되는 경로를 이용하였고, 이를 위해 계피산 고생산 대장균에 애기장대 유래 수산화효소와 전자전달효소를 추가 발현해 포도당으로부터 파라-쿠마르산이 합성되는 균주 개발에 성공하였다. 온도와 배지 최적화를 통해 유가식 배양으로 최대 484 mg/L 생산성을 달성할 수 있었다. 효소 활성을 높여 추가적인 역가 향상을 도모하기 위해 파라 쿠마르산 특이적으로 세포 내 농도에 비례하여 형광세기가 증가하는 유전자 회로를 생산 균주에 도입하였다. 형광 유세포 분석기 기반 수산화효소 유전자 변이체 라이브러리 탐색 플랫폼을 구축하였고 고효율 스크리닝을 통해 라이브러리에서 역가향상과 연결되는 변이체 분리가 가능함을 입증하였다.
