The concerns toward plastic waste and fossil fuel usage have brought interest in production of biodegradable plastic. Due to the recent development of systems metabolic engineering tools, microbial hosts have been engineered for polymer production. First, we showed production of PHAs can be achieved by Aeromonas hydrophila from plant oil. In this study emulsification and hydrolysis of plant oil has been conducted. After various optimization of cultivation, the final optimization condition Aeromonas hydrophila produced SCL-MCL PHAs (14.08g/L), which is the first production of Aeromonas hydrophila SCL-MCL PHAs from waste oil. Next, the development of Escherichia coli was conducted for SCL-MCL PHAs from glucose. Glucose is a cheap and soluble carbon source allowing high cell density culture. Here, we constructed a reverse β-oxidation pathway for production of PHAs from glucose. As a result, we developed SCL-MCL PHAs producing strain with 3.1 mol% of MCL monomer compositions. The recombinant strains developed and physical and chemical treatment of carbon source will help one-step closer to bio-based production of polymers.
플라스틱 쓰레기와 화석 연료 사용에 대한 우려는 생분해성 플라스틱 생산에 대한 관심을 불러 일으켰다. 최근 시스템 대사 공학 도구의 개발로 인해 효율적인 고분자 생산 연구가 진행되었다. 이를 저렴하게 생산하기 위해서 음식점에서 나온 폐기름을 사용하여 에로모나스 하이드로필라로부터 PHA를 생산할 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서는 식물성 기름의 유화 및 가수분해를 통해서 해당 균주가 폐기름을 탄소원으로 용이하게 사용할 수 있게 만들었다. 이후 다양한 재배 최적화를 거쳐 최종 최적화 조건에서 아에로모나스 하이드로필라가 단쇄 및 중쇄 길이 폴리하이드록시알카노이트(SCL-MCL PHA)(14.08g/L)를 생산하였다. 이는 폐기름에서 최초로 생산된 아에로모나스 하이드로필라 SCL-MCL PHA이다. 다음으로 포도당으로부터 SCL-MCL PHA를 효율적으로 생산하는 대장균을 개발하였다. 포도당은 높은 세포 밀도로 배양을 가능하게 하고 저렴한 가격이기 때문에 미생물 발효에 중요한 탄소 공급원이다. 포도당으로부터 중쇄 길이 단량체를 생성하기 위한 역 베타 산화 경로를 대장균 내에 구성하였다. 그 결과 MCL 단량체 조성물의 3.1 mol%인 SCL-MCL PHA를 대장균 내에서 포도당을 단일 탄소원으로 생산하였다. 본 학위논문에서 개발된 시스템 대사공학 전력 및 구축된 균주와 탄소원에 대한 물리, 화학적 처리 방법은 바이오폴리머 생합성에 한 걸음 다가갈 수 있도록 도와줄 것으로 기대된다.
