A significant goal in post-genome era is to relate the annotated genome-scale functions to the defined metabolism of a cell. Working with the complex and ill-defined nature of the cellular metabolism in even the simplest industrial microorganism, it is impossible to make the technologies of metabolic and cellular engineering more predictable and exact. In order to facilitate to make a better model organism and a more useful technological tool for metabolic engineering. We developed techniques for stepwise genomic engineering and applied them to deleting the most complex pathways of Escherichia. coli, amino acid biosynthesis, identified as dispensable by comparative genomics. Our method leaves no markers behind and can be applied sequentially. The pathways for 20 amino acids biosynthesis were successfully deleted, resulting in a reduced metabolic network. We found that the experimental data, in which multiple amino acid auxotroph in stationary phase under a range of nutrient limited condition outgrow wild type, were consented with the stated propose, namely that the pathway of amino acid biosynthesis is load to cell, and is dispensable. This experiential data thus demonstrates that the reduced metabolic set, which will provide a more defined and efficient backbone for metabolic engineering.
많은 미생물의 genome sequence가 밝혀지고 난 후, 그를 바탕으로 한 좀 더 잘 정의되고 design된 균주를 얻기 위한 노력이 진행되었다. 그러나 현재 사용되고 있는 산업용 혹은 연구용으로 쓰이는 균주는, 비교적 간단한 대사를 가지고 있다고 하더라도, 매우 복잡하고 정의되지 않은 상태이다. 따라서 이러한 균주를 보다 예측 가능하고 정확한 균주로 개량하기 위해서는 불필요하고 복잡한 대사를 제거해야 한다. 대장균내의 아미노산 합성 대사는 중심 에너지 대사와 연결되어 있어 중요 대사 중간체를 소모하게 된다. 이를 위해서 본 연구에서는, 아미노산 합성 관련 대사를 제거하고자 새로운 방법을 개발하였고 이를 이용 모든 아미노산의 합성 대사를 제거하였다. 이로써 아미노산 합성 대사는 외부에서 아미노산을 공급할 경우 불필요한 대사임을 본 연구에서 보여준 것이다. 아미노산 합성 대사가 제거된 균주는 대사공학을 비롯한 bioinformatics분야에서 좀더 예측 가능한 모델이 될 수 있다.
