Increased concerns for the environmental problem related with greenhouse gases have forced bioconversion of one-carbon gases to value-added chemicals as one of the desirable solutions. In our previous study, engineered Escherichia coli being able to grow solely on CO$_2$ and formic acid was developed. However, low cell concentration and inefficient assimilation of one-carbon compounds were challenges for chemicals production until now. Here in this study, we achieved relatively higher cell concentration and cell growth rate through biological process engineering and metabolic engineering strategies. Furthermore, poly-3-hydroxybutyrates were produced solely using CO$_2$ and formic acid, and finally production of L-lactate which can be easy to be degraded was verified. This is first case which produce value-added chemicals from synthetic formatotrophs.
세계적으로 온실 가스로 인한 환경 문제에 대한 심각성이 높아지며 친환경적이고 효율적인 특징을 가진 C1 가스의 생물학적 전환 연구가 요구되고 있다. 본 연구진은 이전 연구에서 이산화탄소와 개미산만을 이용하여 성장하는 재조합 대장균을 개발하였으나 해당 균주는 비효율적인 동화율과 현저히 낮은 세포 농도를 보였다. 이번 연구는 이산화탄소와 개미산만으로 상대적으로 빠른 속도로 고농도까지 성장하는 대장균 개발을 보고한다. 또한 다양한 시스템 대사 공학 전략을 통해 이산화탄소와 개미산만으로 폴리하이드록시부티레이트와 젖산을 생산하였다. 이는 세계 최초로 C1 화합물만을 이용해 합성 포메이토트로픽 균주 내에서 유용 화학 물질 생산에 성공한 사례로 향후 증산 방법 및 산업적 스케일 활용의 기반을 마련하였다.
