KR101232191B1 - Method for enhancing the production of (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids by using Pseudomonas aeruginosa rhlB mutant strains - Google Patents

Method for enhancing the production of (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids by using Pseudomonas aeruginosa rhlB mutant strains Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오 계면활성제뿐만 아니라 의약품 전구체로서 활용이 가능한 HAAs의 생산을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 Pseudomonas aeruginosarhlB 유전자 변이 균주를 이용하여 medium-chain-length 지방산을 탄소원으로 M1 제한 배지에서 배양함으로써 (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids(HAAs)의 생산을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to a method of increasing the production of HAAs that can be utilized as biopharmaceuticals as well as pharmaceutical precursors. More specifically, the production of ( R ) -3-(( R ) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids (HAAs) by culturing medium-chain-length fatty acids in a M1 restriction medium using a rhlB gene mutation strain of Pseudomonas aeruginosa as a carbon source It is about how to increase.

Description

Pseudomonas aeruginosa rhlB 유전자 변이 균주를 이용한 HAAs[(R)-3((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoicacids]의 생산을 증가시키는 방법 {Method for enhancing the production of (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids by using Pseudomonas aeruginosa rhlB mutant strains}Method of increasing the production of AAs [(R) -3 ((R) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoicacids] using the Phosphorylated mutant strains (Method--3-) 3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids by using Pseudomonas aeruginosa rhlB mutant strains}

본 발명은 바이오 계면활성제뿐만 아니라 의약품 전구체로서 활용이 가능한 HAAs의 생산을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 Pseudomonas aeruginosarhlB 유전자 변이 균주를 이용하여 medium-chain-length 지방산을 탄소원으로 M1 제한 배지에서 배양함으로써 (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids(HAAs)의 생산을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to a method of increasing the production of HAAs that can be utilized as biopharmaceuticals as well as pharmaceutical precursors. More specifically Pseudomonas A method for increasing production of ( R ) -3-(( R ) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids (HAAs) by culturing medium-chain-length fatty acids in a M1 restriction medium with a carbon source using the rhlB gene variant strain of aeruginosa It is about.

통상적으로, 슈도모나스 아에루기노사 (Pseudomonas aeruginosa) 균주에 관한 연구는 토양으로부터 균을 분리하여, 항균활성에 관한 연구가 최초로 보고 되었으며, 1949년 F. J. Jarvis등에 의하여 당지질을 생산함이 확인된 이래로 많은 연구자들에 의해, 슈도모나스 아에루기노사와 그 변종 그리고 이들이 생산하는 당지질 생물유화제 (람노리피드)의 종류에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 슈도모나스 아에루기노사는 녹농균으로 알려져 있고, 주로 폐수처리와 토양 유류오염지역의 생물학적 정화에 주로 이용되고 있다.Typically, Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa strains have been reported for the first time to isolate bacteria from soil and to study antimicrobial activity.Since 1949, it has been confirmed that FJ Jarvis et al. produce glycolipids, Pseudomonas aeruginosawa Much research has been done on the variants and the types of glycolipid bioemulsifiers (lamnolipids) they produce. Pseudomonas aeruginosa is known as Pseudomonas aeruginosa and is mainly used for wastewater treatment and biological purification of soil oil pollution areas.

슈도모나스 아에루기노사 (Pseudomonas aeruginosa)가 생산하는 생물유화제는 많은 연구자들에 의해 주성분이 당지질이며, 당은 람노즈(rhamnose)로 지질은 베타-하이드록시데카노익에시드 (β-hydroxydecanoic acid)로 구성되어 있음이 밝혀졌으며, 환경 등의 조건에 따라 일부 변이종이 나타나 생물유화제의 형태도 달라지는 것으로 보고되고 있다.The bioemulsifier produced by Pseudomonas aeruginosa is the main component of glycolysis by many researchers, the sugar is rhamnose and the lipid is β-hydroxydecanoic acid. It has been found that the composition, and some variants appear depending on the conditions of the environment, it is reported that the form of the bioemulsifier also changes.

생물유화제 (Bio-surfactant, BS)란 생물에 의해 세포표면에 생성되거나 세포 외로 분비되는 화합물로서 친수성인 부분과 소수성인 부분을 동시에 가지는 양친매성 물질로, 유화안정성이 매우 우수하다 (Gerson and Zajic, 1979).Bio-surfactant (BS) is a compound that is produced on the cell surface or secreted out of cells by living organisms. It is an amphiphilic substance that has both hydrophilic and hydrophobic portions. It has excellent emulsion stability (Gerson and Zajic, 1979).

생물유화제에는 그들이 생산하는 미생물 종과 생화학적 성질에 기초하여 분류되며, 생물유화제의 종류에는 크게 당지질 (glycolipids), 인지질과 지방산 (phospholipids and fatty acids), 지질단백질 (lipopeptides and lipoproteins), 고분자 생물유화제 (polymeric surfactants)로 분류할 수 있다 (Desai and Desai, 1993).Bioemulsifiers are categorized based on the microbial species and their biochemical properties they produce.Glycolipids, phospholipids and fatty acids, lipopeptides and lipoproteins, and polymer bioemulsifiers (polymeric surfactants) (Desai and Desai, 1993).

이러한 당지질 생물유화제인 람노리피드는 람노리피드-1 (RL-1), 람노리피드-2 (RL-2), 람노리피드-3 (RL-3), 람노리피드-4 (RL-4)의 4종류의 주요형태가 알려져 있다. 람노리피드의 4가지 주요형태 가운데에서 가장 많이 발견되는 형태는 RL-1과 RL-3으로서 Hisatsuka 등 (1971)과 Itoh 등 (1972)에 의하여 각각 발견되었으며, RL-2와 RL-4는 오직 휴지기 세포에서만 합성되는 것으로 Syldatk (1985) 등이 보고하고 있다.These glycolipid bioemulsifiers, rhamnolipids, are either rhamno lipid-1 (RL-1), rhamno lipid-2 (RL-2), rhamno lipid-3 (RL-3), or rhamno lipid-4 (RL-). Four main types of 4) are known. The most common of the four major forms of rhamnolipid are RL-1 and RL-3, which were found by Hisatsuka et al. (1971) and Itoh et al. (1972), respectively. Syldatk (1985) reported that it is synthesized only in resting cells.

그리고, 생산되는 람노리피드의 형태는 미생물 종과 배양조건에 영향을 받는 것으로 보고되고 있으며, RL의 구성 당은 예외 없이 람노즈 (rhamnose)이다. 지방산은 지방산 생합성 경로(fatty acid de nove biosynthesis pathway)의 중간물질로 생성되는 것으로, 이 과정에서 람노리피드의 변종을 이루는 여러 종류의 지방산이 유래되는 것으로 알려져 있다.In addition, the morphology of the produced rhamnolipids is reported to be affected by the microbial species and culture conditions, and the constituent sugar of RL is rhamnose without exception. Fatty acids are fatty acid biosynthetic pathway (fatty acid de It is produced as an intermediate of the nove biosynthesis pathway, and it is known that various fatty acids, which form mutant lipids, are derived from this process.

람노리피드의 대량생산에 관한 연구는 슈도모나스 종 디에스엠 2874 (Pseudomonas sp. DSM 2874)균주를 칼슘 알지네이트 지지체를 이용하여 고정화한 후 유동층 반응기에서 연속 배양하여 생산하는 방법 (Siemann and Wagner, 1993)과 발효기를 이용하여 연속 배양한 후 한외 여과법으로 생물유화제를 회수하여 동결 농축하는 방법 등으로 생물유화제를 생산하고 있다 (Mulligan and Gibbs, 1993).Studies on the mass production of rhamnolipids were carried out using the method of immobilizing Pseudomonas sp. DSM 2874 strain using calcium alginate support followed by continuous culture in a fluidized bed reactor (Siemann and Wagner, 1993) and Bio-emulsifiers are produced by continuous cultivation using a fermenter, followed by recovery and freeze-concentration of bioemulsifiers by ultrafiltration (Mulligan and Gibbs, 1993).

그러나 람노리피드의 전구체인 HAAs [(R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids]의 대량생산에 관해서는 알려진 바가 없다. HAAs 전구체는 바이오 계면활성제로서 뿐만 아니라, 의약품 전구체로서 활용할 수 있어 대체소재로 시장성이 매우 클 것으로 전망이 되고 있다.However, there is no known mass production of HAAs [(R) -3-((R) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids], a precursor of rhamnolipids. HAAs precursor is expected to be very marketable as an alternative material because it can be used not only as a bio surfactant, but also as a pharmaceutical precursor.

이에 본 발명자는 Pseudomonas aeruginosarhlB 변이 균주를 이용하여, (R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids(HAAs)를 대량 생산하는 방법을 고안하기에 이르렀다.
The present inventors Pseudomonas Using the rhlB variant strain of aeruginosa , we have devised a method for mass production of ( R ) -3-(( R ) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids (HAAs).

본 발명은 HAAs의 생산을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 Pseudomonas aeruginosarhlB 유전자 변이 균주를 이용하여, medium-chain-length 지방산을 탄소원으로 M1 제한 배지에서 배양함으로써, 많은 양의 HAAs((R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids)의 생산을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a method of increasing the production of HAAs. More specifically, using a rhlB gene variant strain of Pseudomonas aeruginosa , by culturing medium-chain-length fatty acid in a M1 restriction medium with a carbon source, a large amount of HAAs (( R ) -3-(( R ) -3-hydroxyalkanoyloxy) It provides a method to increase the production of alkanoic acids).

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 HAAs의 생산을 증가시키는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for increasing the production of HAAs.

보다 구체적으로, 본 발명은 More specifically, the present invention relates to

(ⅰ) 슈모도나스 속 균주의 람노리피드 유전자를 제거하여 슈도모나스 속 균주 변이체를 제조하는 단계; (ⅱ) 상기 슈모도나스 속 변이체를 중쇄 지방산을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 HAAs ((R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids)의 생산을 증가시키는 방법을 제공한다.(Iii) preparing a Pseudomonas strain variant by removing the rhamnolipid gene of the Pseudomonas spp. Strain; (Ii) a method of increasing the production of HAAs ((R) -3-((R) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids) comprising culturing the Pseudomonas genus variant in a medium comprising a heavy chain fatty acid. to provide.

상기 중쇄 지방산은 탄소수가 6 내지 14인 지방산인 것이 바람직하다.The heavy chain fatty acid is preferably a fatty acid having 6 to 14 carbon atoms.

상기 중쇄 지방산의 함량은 20~100 mM인 것이 바람직하다.The content of the heavy chain fatty acid is preferably 20 ~ 100 mM.

상기 슈모도나스 속 균주는 슈모도나스 아에루기노사 (Pseudomonas aeruginosa)인 것을 더 포함할 수 있다.The genus Pseudomonas strain may further include Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) .

상기 슈모도나스 아에루기노사는 슈모도나스 아에루기노사 PA14 또는 PAO1인 것이 바람직하다.It is preferable that the said Sumodonas aeruginosa company is PA14 or PAO1 of the Sumodonas aeruginosa company.

상기 슈모도나스 속 균주의 변이체는 Pseudomonas aeruginosa rhlB 변이체인 것이 바람직하다.
The variant of the genus Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa rhlB It is preferred that it is a variant.

rhlB mutant를 이용함으로써 응용성이 높은 HAAs 전구체를 대량 생산할 수 있음으로써 난 분해 계면활성제를 대체할 수 있다. 또한, HAAs는 바이오 계면활성제로서 뿐만 아니라, 의약품 전구체로 활용할 수 있어 대체소재로 사용될 수 있다.
By using rhlB mutant, it is possible to mass-produce highly applicable HAAs precursors, thereby replacing the hydrolytic surfactant. In addition, HAAs can be used as a substitute material as well as bio-surfactant, can be used as a precursor to the drug.

도 1은 30℃, 120 시간 동안 70 mM 과당에서 자란 Pseudomonas aeruginosa PA14 및 PAO1 변이체에서 PHA와 람노리피드의 생산에 관한 도식도이다.
도 2는 30℃, 60 시간동안 30 mM 데칸산에서 자란 Pseudomonas aeruginosa PA14 및 PAO1 변이체에서 PHA와 람노리피드의 생산에 관한 도식도이다.
도 3은 PHA와 배양 상등액의 클로로포름 추출액에 대한 13C-NMR 분광학 스펙트럼에 관한 도식이다. PHA의 스펙트라는 CDCl3에서 결정되었고 람노리피드의 스펙트라는 CD3OD에서 결정되었다. 도 3a는 30℃, 72 시간동안 70 mM octanoic-1-13 C acid에서 자란 Pseudomonas aeruginosa 야생형, phaZ 변이주, 그리고 phaG 변이주들에서 합성된 PHA의 13C-NMR 스펙트라. 도 3b는 30℃, 72 시간동안 70 mM octanoic-1-13 C acid에서 자란 Pseudomonas aeruginosa 야생형, phaZ 변이주, 그리고 phaG 변이주들에서 얻어진 상등액의 클로로포름 추출액의 PHA의 13C-NMR 스펙트라. 도 3c는 HAAs와 람노즈 환에서 카르복실 카본과 메틴 카본 영역에 대한 확장 스펙트라: a), 60 시간동안 70 mM octanoic-1-13 C acid에서 자란 PA14 야생형; b), 84 시간동안 70 mM octanoic-1-13 C acid에서 자란 PA14 야생형; c), 72 시간동안 60 mM 옥탄산에서 자란 PA14 rhlB 변이주; d), 60 시간동안 60 mM 옥탄산에서 자란 PA14 야생형; e), 120 시간동안 70 mM 과당에서 자란 P. aeruginosa BM114. 도 3d는 60 mM 옥탄산에서 자란 PA14 rhlB 변이주에서 배양시간에 따른 13C-NMR 흡수 프로파일: a), 48 h; b), 60 h; c), 72 h. 도 3e는 60 mM 옥탄산에서 자란 PA14 애생형에서 배양시간에 따른 13C-NMR 흡수 프로파일: a), 48 h; b), 60 h; c), 72 h.
도 4는 60 mM 옥탄산에서 자란 PA14 야생형 세포에서 배양시간에 따른 프로파일에 관한 도식도이다.
도 5는 MCL-fatty acids로부터의 HAAs 과 생산에 관한 경로의 도식도이다.
1 shows Pseudomonas grown in 70 mM fructose at 30 ° C. for 120 hours. Schematic of the production of PHA and rhamnolipid in aeruginosa PA14 and PAO1 variants.
2 shows Pseudomonas grown in 30 mM decanoic acid at 30 ° C. for 60 hours. Schematic of the production of PHA and rhamnolipid in aeruginosa PA14 and PAO1 variants.
3 is a schematic of 13 C-NMR spectroscopy spectra for chloroform extract of PHA and culture supernatant. The spectra of PHA were determined on CDCl 3 and the spectra of rhamnolipid on CD 3 OD. Figure 3a for 30 ℃, 72 sigan 70 mM octanoic- 1 - 13 Pseudomonas grown in the acid C 13 C-NMR spectra of PHA synthesized from aeruginosa wild type, phaZ mutant, and phaG mutants. Figure 3b for a 30 ℃, 72 sigan 70 mM octanoic- 1 - 13 Pseudomonas grown in the acid C 13 C-NMR spectra of PHA in supernatant chloroform extracts obtained from aeruginosa wild type, phaZ mutants, and phaG mutants. Figure 3c is extended spectra for the carboxyl carbon and methine carbon region in HAAs and rhamnose ring: a), 70 mM octanoic- 1 for 60 hours - the wild-type PA14 grown at 13 C acid; b), 70 mM octanoic- 1 for 84 hours - the wild-type PA14 grown at 13 C acid; c), PA14 rhlB mutant grown in 60 mM octanoic acid for 72 hours; d), PA14 wild type grown in 60 mM octanoic acid for 60 hours; e), P. aeruginosa BM114 grown in 70 mM fructose for 120 hours. 3D shows 13 C-NMR uptake profiles with incubation time in PA14 rhlB mutants grown in 60 mM octanoic acid: a), 48 h; b), 60 h; c), 72 h. FIG. 3E shows 13 C-NMR uptake profiles with incubation time in PA14 biotype grown in 60 mM octanoic acid: a), 48 h; b), 60 h; c), 72 h.
Figure 4 is a schematic of the profile according to incubation time in PA14 wild type cells grown in 60 mM octanoic acid.
5 is a schematic of the pathways for production and HAAs from MCL-fatty acids.

본 발명은 HAAs의 생산을 증가시키는 방법을 제공한다. The present invention provides a method of increasing the production of HAAs.

보다 구체적으로, 본 발명은 More specifically, the present invention relates to

(ⅰ) 슈모도나스 속 균주의 람노리피드 유전자를 제거하여 슈도모나스 속 균주 변이체를 제조하는 단계; (ⅱ) 상기 슈모도나스 속 변이체를 중쇄 지방산을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 HAAs ((R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids)의 생산을 증가시키는 방법을 제공한다.(Iii) preparing a Pseudomonas strain variant by removing the rhamnolipid gene of the Pseudomonas spp. Strain; (Ii) a method of increasing the production of HAAs ((R) -3-((R) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids) comprising culturing the Pseudomonas genus variant in a medium comprising a heavy chain fatty acid. to provide.

상기 중쇄 (medium-chain-length)란 탄소수가 6 내지 14인 것을 의미하며, 지방산 (脂肪酸, Fatty acid)이란 화학 또는 생화학적으로 카복실산으로서 사슬 모양의 포화 혹은 불포화 모노카르복시산을 의미한다. The medium-chain-length means 6 to 14 carbon atoms. Fatty acid refers to a saturated or unsaturated monocarboxylic acid having a chain shape as a carboxylic acid chemically or biochemically.

상기 중쇄 지방산은 상기 슈모도나스 속 균주의 생육을 위한 탄소원으로서 사용이 될 수 있다.The heavy chain fatty acid may be used as a carbon source for the growth of the genus Pseudomonas.

본 발명의 일실시예에서는 탄소수가 8개인 옥탄산 (octanoic acid)과 10개인 데칸산 (decanoic acid)인 것이 바람직하다. 상기 옥탄산 및 데칸산의 함량은 각각 60 mM과 30 mM인 것이 HAAs의 다량생산에 유리하다.In one embodiment of the present invention it is preferable that the carbon number 8 octanoic acid (octanoic acid) and 10 decanoic acid (decanoic acid). The content of the octanoic acid and decanoic acid is 60 mM and 30 mM, respectively, is advantageous for the mass production of HAAs.

상기 배지는 슈모도나스 속 균주의 생육에 적합한 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 M1 미네랄염 배지 (1.0g (NH4)2SO4, 2.3g KH2PO4, 7.3g Na2HPO4·12H2O, 0.25g MgSO4·7H2O, 0.3g NaHCO3, 0.1g CaCl2·2H2O, 0.03g 구연산 철 암모늄 (ferric ammonium citrate) 및 2 ml 미량원소 용액 (microelement solution))것이 바람직하다. 상기 미량원소 용액은 200 ml의 0.5N 염산에 0.556g FeSO4·7H2O, 0.396g MnCl2·4H2O, 0.034g CuCl2·2H2O, 0.06g H3BO3, 0.006g NaMoO4·2H2O, 0.562g CoSO4·7H2O, 0.058g ZnSO4·7H2O, 및 0.004g NiCl2·6H2O가 첨가된 용액이다. The medium may be used as long as it is suitable for the growth of the genus Pseudomonas strain, but preferably M1 mineral salt medium (1.0g (NH 4 ) 2 SO 4 , 2.3g KH 2 PO 4 , 7.3g Na 2 HPO 4 · 12H 2 O, 0.25g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.3g NaHCO 3 , 0.1g CaCl 2 · 2H 2 O, 0.03g ferric ammonium citrate and 2 ml microelement solution It is preferable. The trace element solution was 0.556 g FeSO 4 · 7H 2 O, 0.396 g MnCl 2 · 4H 2 O, 0.034 g CuCl 2 · 2H 2 O, 0.06 g H 3 BO 3 , 0.006 g NaMoO 4 in 200 ml of 0.5N hydrochloric acid. 2H 2 O, 0.562g CoSO 4 .7H 2 O, 0.058g ZnSO 4 .7H 2 O, and 0.004g NiCl 2 .6H 2 O.

배양 조건으로는 균주가 최대생장(maximal growth)에 이를 때까지 20 내지 37℃, 바람직하게는 30℃로 배양할 수 있으며, 배양 시간은 48 내지 120시간이 바람직하다.
Culture conditions may be cultured at 20 to 37 ℃, preferably 30 ℃ until the strain reaches the maximum growth (maximal growth), the culture time is preferably 48 to 120 hours.

상기 슈모도나스 속 균주는 슈모도나스 아에루기노사 (Pseudomonas aeruginosa)인 것이 바람직하다. 슈도모나스 아에루기노사는 녹농균으로 주로 폐수처리와 토양 유류 오염지역의 생물학적정화에 주로 이용되고 있다. 슈도모나스 아에루기노사가 생산하는 생물유화제는 많은 연구자들에 의해 주성분이 당지질이며, 당은 람노즈 (rhamnose)로 지질은 베타-하이드록시데카노익에시드 (β-hydroxydecanoic acid)로 구성되어 있다.The strain of the genus Pseudomonas Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas) aeruginosa ). Pseudomonas aeruginosa is a Pseudomonas aeruginosa that is mainly used for wastewater treatment and biological purification of soil oil contaminated areas. Bioemulsifiers produced by Pseudomonas aeruginosa are the main component of glycolysis by many researchers, sugar is rhamnose, lipid is composed of beta-hydroxydecanoic acid (β-hydroxydecanoic acid).

상기 슈모도나스 아에루기노사는 슈모도나스 아에루기노사 PA14 또는PAO1 인 것을 포함할 수 있다.The Pseudomonas aeruginosa may include a Pseudomonas aeruginosa PA14 or PAO1.

상기 슈모도나스 속 균주의 변이체는 슈모도나스 속 균주의 람노리피드 유전자를 제거 한 Pseudomonas aeruginosa rhlB 변이체인 것이 바람직하다.The variant of the strain of genus Pseudomonas is Pseudomonas from which the lamnolipid gene of the genus P. aeruginosa Preference is given to rhlB variants.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The following examples are only examples for describing the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1. 실험 방법> 1. Experiment Method>

박테리아 균주 및 Bacterial strains and 배양배지Culture medium

하기 [표 1]과 같이 본 발명의 실시예에서 사용된 박테리아 균주 P. aeruginosa PA14 및 PAO1 야생형 균주 및 이의 변이체들은 PA14 (Liberati et al. 2006) Mutant Library 및 PAO1 (Jacobs et al. 2003) Mutant Library (University of Washington Transposon Mutant Collection)에서 각각 구입하였다. 1% 효모 추출물, 1.5% 뉴트리언트 브로쓰 (nutrient broth) 및 0.2% 황산암모늄을 포함하는 영양소가 풍부한 (NR) 배지를 P. aeruginosa의 세포의 종배양(seed culture), 유지 및 보관에 사용하였다.Bacterial strains P. aeruginosa PA14 and PAO1 wild type strains and variants thereof used in the examples of the present invention as shown in Table 1 are shown in PA14 (Liberati et al. 2006) Mutant Library and PAO1 (Jacobs et al. 2003) Mutant Library Purchased from the University of Washington Transposon Mutant Collection. Nutrient-rich (NR) medium containing 1% yeast extract, 1.5% nutrient broth and 0.2% ammonium sulfate was used for seed culture, maintenance and storage of P. aeruginosa cells. .

HAAs 합성 배지로는 M1 미네랄염 배지 (1.0g (NH4)2SO4, 2.3g KH2PO4, 7.3g Na2HPO4·12H2O, 0.25g MgSO4·7H2O, 0.3g NaHCO3, 0.1g CaCl2·2H2O, 0.03g 구연산 철 암모늄 (ferric ammonium citrate) 및 2 ml 미량원소 용액 (microelement solution))를 사용하였다. 상기 미량원소 용액은 200 ml의 0.5N 염산에 0.556g FeSO4·7H2O, 0.396g MnCl2·4H2O, 0.034g CuCl2·2H2O, 0.06g H3BO3, 0.006g NaMoO4·2H2O, 0.562g CoSO4·7H2O, 0.058g ZnSO4·7H2O, 및 0.004g NiCl2·6H2O가 첨가된 용액이다. 변이체들의 종배양을 위한 배지에는 항생제 (60 ㎍/㎖ 테트라시클린 및 30 ㎍/㎖ 겐타마이신)를 첨가하였다.
HAAs synthesis medium includes M1 mineral salt medium (1.0g (NH 4 ) 2 SO 4 , 2.3g KH 2 PO 4 , 7.3g Na 2 HPO 4 12H 2 O, 0.25g MgSO 4 7H 2 O, 0.3g NaHCO 3 , 0.1 g CaCl 2 · 2H 2 O, 0.03 g ferric ammonium citrate and 2 ml microelement solution were used. The trace element solution was 0.556 g FeSO 4 · 7H 2 O, 0.396 g MnCl 2 · 4H 2 O, 0.034 g CuCl 2 · 2H 2 O, 0.06 g H 3 BO 3 , 0.006 g NaMoO 4 in 200 ml of 0.5N hydrochloric acid. 2H 2 O, 0.562g CoSO 4 .7H 2 O, 0.058g ZnSO 4 .7H 2 O, and 0.004g NiCl 2 .6H 2 O. Antibiotics (60 μg / ml tetracycline and 30 μg / ml gentamicin) were added to the medium for species culture of the variants.

세포의 성장 Cell growth 모니터링monitoring

미생물 균주 (microbial strains)를 12시간 동안 180rpm으로 30℃에서 5 ml의 NR 배지를 사용하여 접종하였고, 본 배양 (main culture)을 위해 70 mM 과당 또는 30 mM 데칸산 및 1.0 g/liter의 황산암모늄으로 보충된 500 ml의 M1 배지가 들어있는 2리터 플라스크로 옮겼다. 호기성에서 정상상태의 성장 (steady state growth)에 도달할 때까지 배양하였다. 세포성장은 건조세포중량의 측정으로 결정하였다. 세포는 배양액을 원심분리 (10000×g, 10 min)하여 분리하였고, 메탄올로 세척하고 실온에서 24시간 동안 진공상태에서 건조시켰다. 잔류 암모늄 이온은 Nessler 시약을 사용하여 측정하였다. 잔류 과당은 3,5-디니트로살리실산(3,5-Dinitrosalicylic acid, DNS) 방법을 이용하여 측정하였다. 잔류 데칸 산의 농도를 측정하기 위해서 세포가 없는 상등액을 클로로포름으로 추출하였고 기체 크로마토그래피로 측정하였다. Microbial strains were inoculated with 5 ml of NR medium at 30 ° C. at 180 rpm for 12 hours using 70 mM fructose or 30 mM decanoic acid and 1.0 g / liter of ammonium sulfate for the main culture. Transfer to a 2 liter flask containing 500 ml of M1 medium supplemented with. Incubation was until a steady state growth was reached in aerobic. Cell growth was determined by measurement of dry cell weight. Cells were separated by centrifugation (10000 × g, 10 min) of the culture, washed with methanol and dried in vacuo at room temperature for 24 hours. Residual ammonium ions were measured using Nessler reagent. Residual fructose was measured using 3,5-Dinitrosalicylic acid (DNS) method. To determine the concentration of residual decanoic acid, the cell free supernatant was extracted with chloroform and measured by gas chromatography.

세포 내의 Within the cell PHAPHA 의 양적 분석Quantitative Analysis of

세포 내의 PHA의 분석을 위해서, 20 mg의 건조된 세포를 1 ml의 클로로포름, 0.85 ml의 메탄올 및 0.15 ml의 conc. 황산의 혼합물로 반응시켰다. Screw capped tube 안에서 반응물을 100℃에서 3시간 동안 반응시켰고, 반응물을 함유한 유기층을 분리, MgSO4로 건조, GC (gas chromatography)로 분석하였다. 샘플을 비분산모드 (splitless mode)로 주입하였다. 정량적 NMR 분석에 의해 조성이 확인된 정제된 PHA를 황산 메탄올가수분해 (methanolysis)시켜 얻은 3-하이드록시 메틸에스터들의 GC 피크와 비교하여 시료의 GC 피크를 표준화하였다. 가스 크로마토그램을 HP-1 컬럼 및 불꽃이온화 검출기 (Flame Ionization Detector, FID)가 장착된 Hewlett Packard 5890A GC에 의해 얻었다. 컬럼은 80에서 250℃까지 8℃/min에서 가열되었고 주입기 및 검출기의 온도는 각각 230 및 280℃였다(Choi et al., 2009). For analysis of PHA in cells, 20 mg of dried cells were collected in 1 ml of chloroform, 0.85 ml of methanol and 0.15 ml of conc. Reaction with a mixture of sulfuric acid. The reactants were reacted in a screw capped tube at 100 ° C. for 3 hours. The organic layer containing the reactants was separated, dried over MgSO 4 , and analyzed by gas chromatography (GC). Samples were injected in splitless mode. The GC peaks of the samples were normalized by comparing the purified PHAs whose composition was confirmed by quantitative NMR analysis with the GC peaks of 3-hydroxy methyl esters obtained by methanolysis of sulfuric acid. Gas chromatograms were obtained by Hewlett Packard 5890A GC equipped with HP-1 column and Flame Ionization Detector (FID). The column was heated at 8 ° C./min from 80 to 250 ° C. and the injector and detector temperatures were 230 and 280 ° C., respectively (Choi et al., 2009).

람노리피드의Rhamno lipid 분석 analysis

M1 미네랄염 배지에서 배양되는 동안 분비된 람노리피드 내에 람노즈의 양을 측정하기 위해 오르시놀 (orcinol) 분석을 사용하였다. 배양 상등액의 300 ㎕ 샘플은 600 ㎕ 디에틸 에테르로 2번 추출하였다. 에테르 분획물이 응집하였고, 건조를 위해 증발시킨 후 100 ㎕ 물을 첨가하였다. 1.71% 오르시놀 용액의 100 ㎕ 및 60% (v/v) 황산 800 ㎕에 각 샘플 100㎕가 첨가되었다. 80℃에서 30분간 가열한 후, 상온에서 15분간 식혔고 421nm에서 흡광도를 측정하였다. 0~50 mg/ml 사이의 람노즈 표준물의 오르시놀 반응으로부터 얻은 표준곡선과 비교하여 람노리피드 내의 람노즈의 농도를 측정하였다. 그리고 나서, 균주의 타입 및 13C-NMR 신호의 피크를 비교함으로써 모노 및 다이람노리피드의 비율을 기초로 탄소원에 따른 람노리피드의 함량(g/L)을 계산하였다. 람노리피드의 아실 그룹의 구성은 GC 방법으로 분석했다. 배양 상등액을 pH 2로 산성화한 후에 클로로포름으로 밤새 추출하였다. 여과된 클로로포름 추출액을 증발기 (Eyela N-11 1000, Tokyo Rikakikai Co., LTD, Tokyo, Japan)로 농축하였다. 농축된 클로로포름 추출액을 황산 메탄올가수분해시켜 세포내 PHA의 GC 분석에 사용된 같은 조건하에서 GC로 분석하였다.Orcinol assays were used to determine the amount of rhamnose in secreted rhamnoids during incubation in M1 mineral salt medium. 300 μl samples of the culture supernatants were extracted twice with 600 μl diethyl ether. Ether fractions agglomerated and evaporated for drying before addition of 100 μl water. 100 μl of each sample was added to 100 μl of 1.71% orcinol solution and 800 μl of 60% (v / v) sulfuric acid. After heating at 80 ° C. for 30 minutes, the mixture was cooled at room temperature for 15 minutes and the absorbance was measured at 421 nm. The concentration of rhamnose in the rhamno lipid was measured as compared to the standard curve obtained from the orcinol reaction of the rhamnose standard between 0 and 50 mg / ml. Then, by comparing the peaks of the strain and the 13 C-NMR signal, the content of rhamno lipid according to the carbon source (g / L) was calculated based on the ratio of mono and diramnolipids. The composition of the acyl group of rhamno lipid was analyzed by GC method. The culture supernatant was acidified to pH 2 and extracted overnight with chloroform. The filtered chloroform extract was concentrated with an evaporator (Eyela N-11 1000, Tokyo Rikakikai Co., LTD, Tokyo, Japan). The concentrated chloroform extract was hydrolyzed with methanol sulfate and analyzed by GC under the same conditions used for GC analysis of intracellular PHA.

PHAPHA  And 람노리피드의Rhamno lipid 분리 detach

옥탄산으로부터 람노리피드의 합성의 대사경로를 조사하기 위해 PA14 야생형, PA14 phaZ 변이체 및 PA14 phaG 변이체를 C-1 위치에 99% 동위체 C-13이 풍부한 옥탄산을 사용하여 배양하였다. Pyrex Soxhlet apparatus 에서 8 시간동안 (Choi et al., 1994) 뜨거운 클로로포름을 이용하여 건조된 세포로부터 PHA를 추출하였다. 농축된 용매 추출물을 차가운 메탄올로 빠르게 교반하여 침전시켰다. 분리된 PHA는 재침전에 의해서 정제되었고 50℃ 진공에서 밤새 건조되었다.To investigate the metabolic pathways of the synthesis of rhamnolipids from octanoic acid, the PA14 wild type, PA14 phaZ variant and PA14 phaG variant were incubated with octanoic acid rich in 99% isotope C-13 at the C-1 position. PHA was extracted from the dried cells using hot chloroform for 8 hours in a Pyrex Soxhlet apparatus (Choi et al., 1994). The concentrated solvent extract was precipitated by rapid stirring with cold methanol. The separated PHA was purified by reprecipitation and dried overnight at 50 ° C. vacuum.

람노리피드를 클로로포름 추출에 의해 세포가 없는 배양 상등액으로부터 분리하였다. 수집된 배양 상등액을 먼저 6 N 염산으로 pH 2로 산성화하였고, 상온에서 클로로포름으로 밤새 추출하였다. 클로로포름 층만 분리하여 증발에 의해 농축했으며, 점성 있는 람노리피드 생성물을 수득하였다. 분리된 람노리피드를 NMR 분광학으로 분석하였다.Rhamno lipids were isolated from the cell-free culture supernatant by chloroform extraction. The collected culture supernatants were first acidified to pH 2 with 6 N hydrochloric acid and extracted overnight with chloroform at room temperature. Only the chloroform layer was separated and concentrated by evaporation to give a viscous rhamno lipid product. The isolated rhamno lipids were analyzed by NMR spectroscopy.

1313 C-C- NMRNMR 분석 analysis

25℃에서 PHA (~30mg/ml)의 CDCl3 용액 또는 람노리피드의 CD3OD 용액을 125MHz 13C-NMR(DRX-500Bruker,Rheinstetten4,Germany)로 측정하였다. 13C-NMR스펙트럼에 대한 데이터 수집은 zgig 30 프로그램을 이용하였고, 게이티드 디커플링 모드 (gated decoupling mode) 하에서 10 μs 펄스 폭, 30-s 펄스 반복, 30000Hz 스펙트라 폭, 64K 데이터 포인트 및 400 어큐물레이션 (accumulations)의 조건으로 수행하였다. 화학적 이동은 PHA와 람노리피드에 대해 문헌에 보고된 값에 따라 지정되었다.CDCl 3 in PHA (~ 30mg / ml) at 25 ° C Solution or CD 3 OD solution of rhamnolipid was measured by 125 MHz 13 C-NMR (DRX-500 Bruker, Rheinstetten 4, Germany). Data collection for 13 C-NMR spectra was performed using the zgig 30 program, 10 μs pulse width, 30-s pulse repetition, 30000 Hz spectra width, 64K data points and 400 accumulation under gated decoupling mode. It was carried out under the condition of (accumulations). Chemical shifts were designated according to the values reported in the literature for PHA and rhamnolipid.

<< 실시예Example 2. 실험결과> 2. Experiment result>

phaC1phaC1 , , phaC2phaC2 , , phaZphaZ , 및 , And phaGphaG 변이체에서In variants PHAPHA  And 람노리피드의Rhamno lipid 합성 synthesis

GC 분석을 통한 PHA 모노머 유닛의 정량분석은 과당으로부터 합성된 폴리에스터가 주성분으로서 3-하이드록시데카노에이트(3HD) 및 부성분으로서 3-하이드록시옥타노에이트(3HO) 및 3-하이드록시헥사노에이트(3HH)로 구성되어 있음을 보여주었다 (표 2 및 3).Quantitative analysis of the PHA monomer unit via GC analysis showed that the polyester synthesized from fructose was 3-hydroxydecanoate (3HD) as the main component and 3-hydroxyoctanoate (3HO) and 3-hydroxyhexano as the minor component. It was shown that it consists of eight (3HH) (Tables 2 and 3).

반면에, 데칸산으로부터 축적된 PHA는 기질보다 1개의 에틸렌 유닛이 더 짧은 체인을 가진 3HO가 주 모노머 유닛이었다. (표 4 및 5).On the other hand, PHA accumulated from decanoic acid was the main monomer unit with 3HO having a shorter chain of one ethylene unit than the substrate. (Tables 4 and 5).

각각의 탄소원에 따라 정량적 13C-NMR 분석에 의해 결정된 모노 및 다이 람노리피드의 몰비율을 고려하여 오르시놀 방법에 의해 결정된 람노즈의 양을 이용하여 람노리피드의 함량을 계산하였다. GC 분석에 의하면, 람노리피드의 아실 체인은 주 성분으로서 3HD (85 mol% 이상)에 이어 3HO 뿐만 아니라 적은 양의 3-하이드록시도데세노에이트(3HDDe) 및 3-하이드록시도데카노에이트(3HDD) 유닛을 포함하고 있다 (표 2 내지 5).The amount of rhamnolipid was calculated using the amount of rhamnose determined by the orcinol method taking into account the molar ratios of mono and di rhamnolipids determined by quantitative 13 C-NMR analysis for each carbon source. According to GC analysis, the acyl chain of rhamnolipid contains 3HD (85 mol% or more) as a main component, followed by 3HO as well as a small amount of 3-hydroxydodecenoate (3HDDe) and 3-hydroxydodecanoate (3HDD). ) Units are included (Tables 2 to 5).

PA14 및 PAO1에 의해 합성된 람노리피드 내의 아실 체인의 몰 비율은 탄소원의 종류에 무관하게 매우 비슷하였다. 다양한 P. aeruginosa 야생형 균주에서 (Rha-Rha-C10-C10)가 주 (70% 이상) 람노리피드인 것으로 보고되었다 (D18 et al. 1999; Monteiro et al. 2007). 표 2-5를 보듯이 람노리피드 내의 HAAs-유닛에서 3HD와 다른 중쇄 3-하이드록시알칸산 (3HAs)의 합의 9:1 평균적 몰 비율은 람노리피드 함량의 계산에 사용된다. 과당 배지로부터의 상등액에 있어서 GC에 의해 측정된 3HAs의 총체적인 양은 람노리피드 (PA 14 균주에 있어 [모노람노리피드: 다이람노리피드]는 [28: 72]; PAO1 균주에 있어 [모노람노리피드: 다이람노리피드]는 [0:~100]) 내의 람노즈의 양과 일치하였다 (표 2 및 3). 그러나, 중쇄 지방산 배지에 있어서, GC 분석과 오르시놀 분석에 의한 정량이 서로 일치하지 않았고, 이것은 유리 3HAs 또는 유리 HAAs가 과량으로 상등액에 존재하는 것을 의미하였다 (표 4 및 5).The molar ratio of acyl chains in the rhamno lipid synthesized by PA14 and PAO1 was very similar regardless of the type of carbon source. In various P. aeruginosa wild-type strains (Rha-Rha-C 10 -C 10 ) were reported to be the major (more than 70%) rhamnolipids (D18 et al. 1999; Monteiro et al. 2007). As shown in Table 2-5, the 9: 1 average molar ratio of the sum of 3HD and other heavy chain 3-hydroxyalkanoic acids (3HAs) in the HAAs-unit in the rhamno lipid is used to calculate the rhamno lipid content. The total amount of 3HAs measured by GC in the supernatant from fructose medium was found to be rhamnolipid (monoramnolipid: dairamnolipid for PA 14 strains [28: 72]; Nolipide: dairamnolipid] corresponded to the amount of lamnose in [0: -100]) (Tables 2 and 3). However, in the medium chain fatty acid medium, the quantification by GC analysis and orcinol analysis did not coincide with each other, which meant that free 3HAs or free HAAs were present in the supernatant in excess (Tables 4 and 5).

PHA 축적과 관련된 유전자에 결점이 있는 4개의 pha 변이체 균주들은 PHA 합성 유전자들 (phaC1 phaC2), PHA 분해효소 유전자 (depolymerase gene, phaZ)및 transacylase 유전자 (phaG)를 포함한다 (표 1). 과당에서 배양시 도 1에서 보듯이 P. aeruginosa PA14 및 PAO1 phaC1 변이체는 약하게 감소된 PHA 축적을 보였다. 반면에, 데칸산에서 배양 시 (도 2) 야생형과 비교해 보면 PHA 축적이 많이 감소하였다. 그러나 phaC2 변이체의 경우 과당 및 데카노에이트 모두에서 배양 시 PHA 축적이 많이 감소하였다. 이런 결과는 과당에서는 PhaC2가 주로 PHA 합성에 활성을 나타내고 반면에 데칸산에서는 PhaC1 및 PhaC2 모두 활성을 나타냄을 의미한다. 탄소원에 따른 PhaC1 및 PhaC2의 활성의 차이는 PHA 합성에 있어서 기질 특이성의 상이함으로 해석될 수 있다. Four pha variant strains that are defective in genes associated with PHA accumulation include PHA synthetic genes ( phaC1 And phaC2 ), PHA depolymerase gene ( phaZ ) and transacylase gene ( phaG ) (Table 1). When cultured in fructose, as shown in Figure 1 P. aeruginosa PA14 and PAO1 phaC1 variants showed slightly reduced PHA accumulation. On the other hand, when cultured in decanoic acid (FIG. 2), PHA accumulation was significantly reduced compared to the wild type. However, phaC2 mutants significantly reduced PHA accumulation in both fructose and decanoate. These results indicate that in fructose, PhaC2 is mainly active in PHA synthesis, while in decanoic acid, both PhaC1 and PhaC2 are active. The difference in PhaC1 and PhaC2 activity depending on the carbon source can be interpreted as the difference of substrate specificity in PHA synthesis.

하기 표 1은 본 실시예에서 사용된 박테리아 균주를 나타낸다. 또한, 표 2는 30℃에서 120 시간 one-step 배양조건 하에서 70 mM 과당에서 배양된 P. aeruginosa PA14 균주 내의 PHA 및 람노리피드 합성에 관한 것이고, 표 3은 30℃에서 120시간 one-step 배양조건 하에서 70 mM 과당에서 배양된 P. aeruginosa PAO1 균주 내의 PHA 및 람노리피드 합성에 관한 것이다. Table 1 below shows the bacterial strains used in this example. In addition, Table 2 relates to the synthesis of PHA and rhamnolipid in P. aeruginosa PA14 strain cultured in 70 mM fructose under 120 hour one-step culture condition at 30 ° C., Table 3 is a 120 hour one-step culture at 30 ° C. PHA and rhamnolipid synthesis in P. aeruginosa PAO1 strains cultured in 70 mM fructose under conditions.

Figure 112010069884718-pat00001
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Figure 112010069884718-pat00002
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Figure 112010069884718-pat00003
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P. aeruginosa PA14 및 PAO1의 phaC1 phaC2 변이체 모두에 있어 과당(도 1)이나 데칸산(도 2)에서 배양된 야생형과 비교하여 람노리피드의 생산은 약간 감소되었거나 비슷하였다. 3-하이드록시 지방산은 PHA 및 람노리피드 합성 경로 모두에 있어서 공통적인 전구체로서 사용이 된다. P. aeruginosa Of PA14 and PAO1 phaC1 And phaC2 For both variants, the production of rhamnolipid was slightly reduced or similar compared to wild type cultured in fructose (FIG. 1) or decanoic acid (FIG. 2). 3-hydroxy fatty acids are used as common precursors for both PHA and rhamnolipid synthesis pathways.

따라서, PHA 합성이 람노리피드의 합성과 무관하다는 것은 람노리피드의 생산은 다른 세포의 조절에 의해 통제될 수 있음을 의미한다. 이전에 보고된 것처럼 P. aeruginosa 내의 람노리피드의 생산은 전사단계에서 quorum-sensing 반응 및 환경조건에 의해 잘 조절이 된다 (Pearson et al. 1997; Chen et al. 2004; Soberet al. 2005). Thus, the fact that PHA synthesis is independent of the synthesis of rhamno lipids means that the production of rhamno lipids can be controlled by the regulation of other cells. P. aeruginosa, as previously reported The production of rhamnolipids in the cell is well regulated by quorum-sensing reactions and environmental conditions in the transcriptional phase (Pearson et al. 1997; Chen et al. 2004; Sober et al. 2005).

세포 내 PHA 분해효소 (PhaZ)의 생화학적 특성은 PHA granule 표면에 위치하면서 특이적으로 중쇄-PHA를 가수분해하는 것으로 보고되었다 (de Eugenio et al. 2007). 놀랍게도 PA14 phaZ 변이체는 세포가 30 mM 데칸산에서 (도 2) 배양되었을 때 PA14 야생형 균주보다 ~300% 더 PHA를 축적했다. 유사하게, P. putida KT2442 (Caiet4al.2009)및 P. fluorescens BM07 (Choi et al. 2010) 균주 내의 phaZ 유전자의 불활성은 PHA의 증가된 축적을 이끌었다. 과당 (도 1) 및 데칸산 (도 2)에서 배양된 PAO1 phaZ 변이체도 야생형과 비교하여 PHA를 훨씬 많이 축적하였다. 그러나, phaC1 phaC2 변이체와 유사하게 PA14과 PAO1 2개의 phaZ 변이체의 람노리피드 생산은 2 탄소원에 대해 야생형의 람노리피드 생산과 비교하면 영향을 많이 받지 않는다. The biochemical properties of intracellular PHA degrading enzyme (PhaZ) have been reported to specifically hydrolyze heavy chain-PHA while located on the surface of PHA granules (de Eugenio et al. 2007). Surprisingly, the PA14 phaZ variant accumulated ˜300% more PHA than the PA14 wild type strain when cells were cultured in 30 mM decanoic acid (FIG. 2). Similarly, P. putida KT2442 (Caiet4al.2009) and P. fluorescens BM07 phaZ in (Choi et al. 2010) strain Inactivation of the gene led to increased accumulation of PHA. PAO1 phaZ variants cultured in fructose (FIG. 1) and decanoic acid (FIG. 2) also accumulated much more PHA compared to wild type. However, phaC1 And phaC2 Similar to the variant, rhamnolipid production of two phaZ variants of PA14 and PAO1 is not significantly affected compared to wild-type rhamnolipid production for two carbon sources.

과당에서 배양된 (도 1) 2개의 phaG 변이체는 PHA 축적이 상당히 감소되었고 람노리피드의 생산은 야생형과 비교해 보면 약간 감소했다. 반면에 데칸산에서 배양되었을 때 거의 동일한 양의 PHA 및 람노리피드가 합성 되었다. 최근의 연구에서 phaG는 PHA 및 람노리피드의 합성을 위한 공통의 지방산 전구체를 위해 RhlA와 경쟁하는 것으로 보고되었다. 따라서, phaG 변이체에서 증가된 람노리피드의 생산이 예상되었으나, 탄소원으로서 데칸산이나 과당에서 배양되었을 때 람노리피드 생산이 증가되지 않았다. 이는 람노리피드의 생산은 PHA 축적과 독립된 것이고 세포 대 세포의 신호된 quorum-sensing 반응에 의해 잘 조절되는 것을 의미한다 (Pearson et al. 1997; Chen et al. 2004; Soberon-Chaez et al. 2005).
Two phaG variants cultured in fructose (FIG. 1) significantly reduced PHA accumulation and the production of rhamnolipids slightly decreased compared to wild type. On the other hand, almost the same amount of PHA and rhamnolipid were synthesized when incubated in decanoic acid. In a recent study, phaG was reported to compete with RhlA for a common fatty acid precursor for the synthesis of PHA and rhamnolipid. Therefore, the increased production of rhamnolipid in the phaG variant was expected, but the production of rhamnolipid was not increased when incubated in decanoic acid or fructose as a carbon source. This means that the production of rhamnolipid is independent of PHA accumulation and is well regulated by the signaled quorum-sensing response of cells to cells (Pearson et al. 1997; Chen et al. 2004; Soberon-Chaez et al. 2005 ).

rhlArhlA , , rhlBrhlB , , rhlRrhlR , 및 , And rhlIrhlI 변이체에서In variants PHAPHA  And 람노리피드의Rhamno lipid 합성 synthesis

rhlA 및 rhlB 유전자는 quorum-sensing (QS) 반응 (Maier and Sober2000)을 통해 람노리피드 합성의 전사 조절에 관여하는 단백질을 암호화하는 rhlR (전자 활성체 유전자) 및 rhlI (N-부티릴호모세린 락톤 자가유도인자 합성 유전자)와 더불어 오페론 (operon) 형태로 배열되어 있다. 따라서, 람노리피드 및 PHA 합성의 상관성을 확인하기 위해 P. aeruginosa PA14 및 PAO1의 4개의 rhl (rhlA , rhlB , rhlR, and rhlI) 변이체 균주에서 과당 또는 데칸산으로부터 PHA 및 람노리피드의 생산을 조사하였다.rhlA and rhlB genes encode rhlR (electron activator gene) and rhlI (N-butyryl homoserine lactone) that encode proteins involved in the regulation of transcription of rhamnolipid synthesis through a quorum-sensing (QS) reaction (Maier and Sober2000). With autoinducer-synthesizing genes) in operon form. Therefore, P. aeruginosa was used to confirm the correlation between rhamnolipid and PHA synthesis. The production of PHA and rhamnolipid from fructose or decanoic acid in four rhl ( rhlA , rhlB , rhlR , and rhlI ) variant strains of PA14 and PAO1 was investigated.

3-하이드록시아실-ACP에 대한 RhlA 및 PhaG의 경쟁적인 특성으로부터 예상된 것처럼, 람노리피드가 생산되지 못하는 PA14 및 PAO1 rhl 변이체 균주는 과당 (도 1) 또는 데칸산 (도 2)에서 배양될 때 증가된 PHA 축적을 보였다. 70 mM 과당 배지에서 배양 시, PA14 rhlBrhlR 변이체는 PA14 야생형 균주보다 약 280% PHA가 더 축적되었다. 이것은 지방산 합성이 HAA를 위한 근원임이 됨을 암시하였다. 이는 람노리피드의 HAA 내의 (R)-3-하이드록시 산은 지방산 생합성에서의 중간체와 일치하기 때문이다. 이와 대조적으로 지방산 β-산화 (Zhu et al. 12 2008)에 있어서 중간체와는 일치하지 않는다. 따라서, 람노리피드가 생산되지 못하는 변이체 균주 내에서, 람노리피드의 HAAs를 위해 생산된 (R)-3-하이드록시 산 전구체는 PhaG를 통해 PHA 합성을 위해 쉽게 유입될 수 있다. As expected from the competitive nature of RhlA and PhaG against 3-hydroxyacyl-ACP, PA14 and PAO1 rhl variant strains that do not produce rhamnolipids may be cultured in fructose (FIG. 1) or decanoic acid (FIG. 2). When it showed increased PHA accumulation. When cultured in 70 mM fructose medium, PA14 rhlB and rhlR variants accumulated about 280% more PHA than the PA14 wild type strain. This suggests that fatty acid synthesis is a source for HAA. This is because the (R) -3-hydroxy acid in the HAA of rhamnolipid is consistent with the intermediate in fatty acid biosynthesis. In contrast, the fatty acid β-oxidation (Zhu et al. 12 2008) is inconsistent with the intermediate. Thus, in variant strains in which rhamno lipids are not produced, (R) -3-hydroxy acid precursors produced for HAAs of rhamno lipids can be readily introduced for PHA synthesis via PhaG.

그러나, PA14 rhlArhlI 변이체 내에서 PHA 및 람노리피드의 합성은 야생형과 비교해 다르지 않았다. 이는 이 변이체 균주들의 leaky property에 기인하는 것일지도 모른다. However, the synthesis of PHA and rhamnolipid in PA14 rhlA and rhlI variants did not differ compared to wild type. This may be due to the leaky property of these variant strains.

만니톨 (mannitol)에서 배양된 Pseudomonas aeruginosa PG201은 전체적인 지질양 (29 mg/L 유리된 HAAs) 내에서 유리 HAAs는 2%보다 적게 생산되고 rhlB 변이체는 유리 HAAs의 722 μM (calculated as 256 mg/L)을 생산 (Deiel et al., 2003) 한다고 보고되었다. 그러나, 흥미롭게도 PA14 및 PAO1 균주가 데칸산에서 배양되면, 유리된 3-하이드록시알칸 산 (3HAs)이 야생형 및 HAAs의 적은 양을 가진 pha 변이체에 의해 과하게 분비되었으나, rhlB 변이체에서는 유리 HAAs가 600 ~ 700 mg/L까지 생산되었다 (표 4 및 5). 중쇄 지방산 배지에서 배양된 rhlB 변이체에서 유리 HAAs의 대량 생산은 중쇄 지방산의 대사 (metabolism) 동안 (R)-3-하이드록시 지방산 전구체의 고농도 때문 일 수 있다. HAAs는 표면 장력을 낮추는 역할을 가지고 있다고 알려져 있다 (Deziel et al. 2003). 따라서, 중쇄 지방산으로부터 변이체에서 유리 HAAs의 높은 생산은 생명공학에 있어서 중요할 수 있다. Pseudomonas incubated in mannitol aeruginosa PG201 produces less than 2% free HAAs within the total amount of lipids (29 mg / L free HAAs) and rhlB variants produce 722 μM (calculated as 256 mg / L) of free HAAs (Deiel et al., 2003). Interestingly, however, when the PA14 and PAO1 strains were incubated in decanoic acid, free 3-hydroxyalkanoic acids (3HAs) were excessively secreted by pha variants with low amounts of wild type and HAAs , whereas free HAAs were 600 in rhlB variants. It was produced up to ˜700 mg / L (Tables 4 and 5). Mass production of free HAAs in rhlB variants cultured in heavy chain fatty acid medium may be due to the high concentration of (R) -3-hydroxy fatty acid precursors during metabolism of heavy chain fatty acids. HAAs are known to play a role in lowering surface tension (Deziel et al. 2003). Thus, high production of free HAAs in variants from heavy chain fatty acids may be important in biotechnology.

하기 표 4는 30℃에서 60 시간 one-step 배양조건 하에서 30 mM 데칸산에서 배양된 P. aeruginosa PA14 균주 내의 PHA 및 람노리피드 합성에 관한 것이고, 표 5는 30℃에서 60 시간 one-step 배양조건 하에서 30 mM 데칸산에서 배양된 P. aeruginosa PAO1 균주 내의 PHA 및 람노리피드 합성에 관한 것이다.
Table 4 below relates to PHA and rhamnolipid synthesis in P. aeruginosa PA14 strains cultured at 30 mM decanoic acid under 60 hour one-step culture conditions at 30 ° C., and Table 5 shows 60 hour one-step culture at 30 ° C. PHA and rhamnolipid synthesis in P. aeruginosa PAO1 strains cultured under 30 mM decanoic acid under conditions.

Figure 112010069884718-pat00004
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PHAPHA  And 람노리피드의Rhamno lipid 합성에 있어서  In synthesis rpoSrpoS 유전자의 역할 The role of genes

E. coli에서 sigma factor S (rpoS)는 성장의 정지기 (stationary phase) 동안 rhlAB 발현에 직접적 혹은 간접적으로 관여한다. PA14 및 PAO1의 rpoS 변이체 균주가 70 mM 과당에서 배양될 때 PHA 및 람노리피드의 생산은 야생형과 비교하면 각각 10% 및 40% 보다 적게 감소하였다 (도 1). 이런 결과는 rpoS 변이체에서 감소된 PHA 생산은 phaC2의 감소된 발현에 의해서 영향을 받을 수 있다는 것을 의미한다. In E. coli , sigma factor S ( rpoS ) is directly or indirectly involved in rhlAB expression during the stationary phase of growth. When rpoS variant strains of PA14 and PAO1 were cultured in 70 mM fructose, the production of PHA and rhamnolipids was reduced by 10% and 40% less than in wild type, respectively (FIG. 1). These results indicate that reduced PHA production in rpoS variants may be affected by reduced expression of phaC2 .

유사하게, 과당에서 배양된 감소된 람노리피드는 RhlAB의 낮은 발현에 기인한 것으로 보인다. PA14 rpoS 변이체는 30 mM 데칸산으로부터 PHA를 축적시키지 않았다 (도 2). 반면에 PAO1 rpoS 변이체는 야생형과 유사한 PHA의 양을 축적시켰다 (도 2). 이런 차이는 RpoS sigma factor에 있어 두 개의 균주의 전사 의존도의 차이에 의한 것일지도 모른다. 그러나 두 개의 변이체 균주는 데칸산으로부터 람노리피드의 생산에 있어서 명확한 차이를 보이지는 않았다 (도 2).Similarly, reduced rhamnolipids cultured in fructose appear to be due to low expression of RhlAB. PA14 rpoS variant did not accumulate PHA from 30 mM decanoic acid (FIG. 2). In contrast, PAO1 rpoS variants accumulated a similar amount of wild-type PHA (FIG. 2). This difference may be due to differences in transcriptional dependence of the two strains on the RpoS sigma factor. However, the two variant strains did not show a clear difference in the production of rhamnolipid from decanoic acid (FIG. 2).

중쇄Heavy chain 지방산으로부터  From fatty acids PHAPHA  And 람노리피드Rhamno lipid 합성을 위한 대사경로 Metabolic Pathways for Synthesis

중쇄 지방산으로부터 PHA 및 람노리피드 합성을 위한 대사경로는 C-1 위치에 99% 동위체 C-13이 풍부한 옥탄산 (70 mM)을 사용함으로써 조사했다. PHA의 NMR 스펙트라는 테스트한 모든 세 개의 균주 (PA14 야생형, PA14 phaZ, 및 phaG 변이체)에 있어서 모노머-유닛 3HO 내의 카르보닐 탄소 (~170ppm 영역)가 풍부한 것으로 나타났다 (도 3a). 따라서 모노머-유닛 3HO는 어떤 탄소 골격의 재배치 없이 옥탄산 기질 분자로부터 직접적으로 유도되고 PHA로 합성된다는 것으로 나타났다. Metabolic pathways for PHA and rhamnolipid synthesis from heavy chain fatty acids were investigated by using 99% isotope C-13 rich octanoic acid (70 mM) at the C-1 position. NMR spectra of PHA were found to be rich in carbonyl carbon (˜170 ppm region) in monomer-unit 3HO for all three strains tested (PA14 wild type, PA14 phaZ, and phaG variants) (FIG. 3A). It has thus been shown that monomer-unit 3HO is derived directly from the octanoic acid substrate molecule and synthesized with PHA without any rearrangement of the carbon backbone.

그러나 ~175 및 ~75 ppm의 두 개의 강한 C-13 NMR 이동 영역이 주 구성물로서 람노리피드를 함유하고 있는 배양 상등액의 클로로포름 추출로부터 관찰되었다 (도 3b). PA14 야생형 및 PA14 phaG의 스펙트라 사이의 유사성은 중쇄 지방산으로부터 람노리피드 합성에 있어서 phaG 유전자의 무관성으로 제안된다. 가장 유용한 정보를 주기 때문에 카르보닐 탄소 및 O-bound 메틴 탄소를 위한 흡수를 상세하게 분석하였다. 확장된 카르보닐 영역은 흡수, 176.9, 175.0, 173.4, 172.1, 171.54 및 171.84ppm (도 3c)를 보였다. 문헌에 보고된 화학 이동값 및 표준 물질들 (과당에서 배양된 BM114 균주에서 합성된 3HO acid, 3HD acid 및 다이람노리피드)로부터 얻어진 화학 이동값에 따라 피크들은 다음과 같이 지정되었다: 옥탄산(OA)의 카르보닐 탄소(C-1), 176.9ppm; 3HO acid 및 3HD acid의 C-1, 175ppm; A1, A'1 및 A''1, 173.4ppm; B''1, 172.1ppm; B'1, 171.54ppm; B1, 171.48ppm. 지정된 난프라임 (non-primed), 프라임 (primed) 및 더블 프라임 (double primed)은 다이람노리피드, 모노람노리피드 및 유리된 HAAs와 각각 일치하고 다이람노리피드 Rha-Rha-C10-C10의 탄소 골격 (A, B, C 및 D)의 넘버링 시스템 (numbering system)은 도 3b에서 나타냈다. ~75ppm 영역은 람노즈 환 (ring) 내의 -CH(OH)- 및 HAAs 내의 -CH(R)-O- 또는 3-하이드록시알칸산(3HA) (도 3c)을 포함하는, 한 개 산소 원자에 바인딩 된 메틴 카본과 연관이 있다. 74.5 및 74.3ppm에서의 피크들은 각각 다이람노리피드 및 모노람노피드 내의 람노즈 환의 산화물-결합 (oxide-linkage)에서부터 아노머 탄소 (anomeric carbon)까지 연속된 3HD-유닛 내의 B’3 및 B3 β-카본과 연관되어있다. 71.4ppm에서 강한 흡수는 다이람노리피드 및 모노람노피드 내의 유리된 카르복실 그룹 (A3 및 A’3)을 가진 3HD-유닛 내의 β-카본과 연관이 있다. 추가의 강한 흡수는 아직 문헌으로 보고되지 않은 68.4ppm에서 또한 발견된다. 68.4ppm에서의 흡수는 3HO 및 3HD 산 내의 β-카본의 흡수와 일치하는 것으로 발견되었다. PA14 rhlB 변이체에 있어서, 단지 71.3 및 68.4ppm 두 개의 주요 신호는 O-바인딩 된 메틴 카본 영역 내에서 발견되었다. 변이체는 유리된 HAA 만 생산했다. 따라서, 71.3 및 68.4ppm 두 개의 피크는 HAAs의 메틴 카본 (B”3)에 부착된 β-카본 (A”3) 및 수산기 (hydroxyl group)에 연계된 에스터로 지정될 수 있다. HAAs와 연관된 71.3ppm 피크는 람노리피드 내의 A3 및 A’3과 약간 겹쳐졌다 (도 3c).However, two strong C-13 NMR migration regions of ˜175 and ˜75 ppm were observed from chloroform extraction of the culture supernatant containing rhamnolipid as main constituent (FIG. 3B). Similarity between the spectra of the PA14 wild type and PA14 phaG is suggested as the independence of the phaG gene in the synthesis of rhamnolipids from heavy chain fatty acids. Because it gives the most useful information, the uptake for carbonyl carbon and O-bound methine carbon has been analyzed in detail. The expanded carbonyl region showed uptake, 176.9, 175.0, 173.4, 172.1, 171.54 and 171.84 ppm (FIG. 3C). The peaks were designated as follows according to the chemical shift reported in the literature and the chemical shift obtained from standard substances (3HO acid, 3HD acid and diramnolipid synthesized in BM114 strain cultured in fructose): Octanoic acid ( OA) carbonyl carbon (C-1), 176.9 ppm; C-1, 175 ppm of 3HO acid and 3HD acid; A1, A'1 and A''1, 173.4 ppm; B''1, 172.1 ppm; B'1, 171.54 ppm; B1, 171.48 ppm. The designated non-primed, primed and double primed match the dairamnolipid, monoramnolipid and liberated HAAs, respectively, and the dairamnolipid Rha-Rha-C10-C10 The numbering system of the carbon skeletons (A, B, C and D) is shown in FIG. 3b. One oxygen atom comprises -CH (OH)-in the Rhamnose ring and -CH (R) -O- or 3-hydroxyalkanoic acid (3HA) (FIG. 3C) in HAAs It is associated with methine carbon bound to. The peaks at 74.5 and 74.3 ppm are B'3 and B3 β in 3HD-units that are continuous from the oxide-linkage of the rhamnose ring to the anomeric carbon in the dioramnolipid and monoramnofeed, respectively. It is associated with carbon. Strong absorption at 71.4 ppm is associated with β-carbons in 3HD-units with free carboxyl groups (A3 and A'3) in diramnolipid and monoramnofeed. Further strong absorption is also found at 68.4 ppm, which has not yet been reported in the literature. Absorption at 68.4 ppm was found to be consistent with the uptake of β-carbon in 3HO and 3HD acids. For the PA14 rhlB variant, only two major signals of 71.3 and 68.4 ppm were found in the O-bound methine carbon region. The variant produced only free HAA. Thus, two peaks of 71.3 and 68.4 ppm can be designated esters linked to β-carbons (A ″ 3) and hydroxyl groups attached to methine carbon (B ″ 3) of HAAs. The 71.3 ppm peak associated with HAAs slightly overlapped with A3 and A'3 in rhamno lipid (FIG. 3C).

도 3c는 기질 OA, 중간체 (3HO 산, 3HD 산, 및 유리된 HAAs) 및 람노리피드를 포함한 클로로포름 추출물로 나타났다. 거의 동등한 비율의 두 쌍의 피크들 (B1 및 B’1) 및 (B3 및 B’3)은 무관 탄소원 배지 (도 3c)에서보다 중쇄 지방산 배지에서 모노람노리피드의 생산이 훨씬 많다는 것을 나타낸다. 도 3c에서 보듯이, 람노리피드 내의 풍부한 카르복실 카본 피크들 (A1 및 B1 시리즈) 및 HAAs-유닛의 β-카본 피크들 (A3 및 B3 시리즈)은 람노리피드의 아실 체인 내의 3HD 유닛이 C-1위치에서 한 개의 에틸렌 유닛에 의한 측색신장 (chain elongation) 이후에 옥탄산-1-13C산 기질로부터 직접적으로 전환이 된다는 것을 의미한다. 람노즈 환의 6개의 카본 중에 단지 카본 3 및 4는 도 3c에서 보듯이 증대된 흡수를 보여준다. 다른 람노즈 카본 1 (~100ppm), 2, 5 및 6은 약하고 거의 측정할 수 없는 신호들 (도 3b 및 3c)을 나타낸다. 이것은 모노 및 다이람노리피드의 람노즈 일부의 카본 3 및 4가 옥탄산 내의 카본 1로부터 거의 유래되었다는 것을 의미한다. 따라서 dTDP-L-람노즈 생합성 경로 (Soberet al. 2005)에서 사용된 글루코스는 글루코스 합성 경로를 통해서 옥탄산-1-13C산의 재배열을 통해서 유래 되었을 지도 모른다.3C shows a chloroform extract containing substrate OA, intermediates (3HO acids, 3HD acids, and free HAAs) and rhamnolipids. Two pairs of peaks (B1 and B'1) and (B3 and B'3) in approximately equal proportions indicate that there is much more production of monoramnolipids in the heavy chain fatty acid medium than in the irrelevant carbon source medium (Figure 3C). As shown in FIG. 3C, the abundant carboxyl carbon peaks in the rhamno lipid (A1 and B1 series) and the β-carbon peaks (A3 and B3 series) of the HAAs-unit are CHD 3HD units in the acyl chain of the rhamno lipid. It means that the conversion is directly from the octanoic acid-1- 13 C acid substrate after chain elongation with one ethylene unit at the −1 position. Of the six carbons of the Rhamnose ring, only carbons 3 and 4 show increased absorption as shown in FIG. 3C. Other Rhamnose carbon 1 (˜100 ppm), 2, 5 and 6 show weak and almost insignificant signals (FIGS. 3B and 3C). This means that the carbon 3 and 4 of the lamnose portions of mono and diramnolipids are almost derived from carbon 1 in the octanoic acid. Thus, the glucose used in the dTDP-L-rhamnose biosynthetic pathway (Sober et al. 2005) may have been derived through the rearrangement of octanoic acid-1- 13 C acid through the glucose synthesis pathway.

OA, 중간체 (유리 산: 3HO, 3HD 및 HAAs), 및 람노리피드 사이의 대사의 이동 상호관계를 이해하기 위해서 60 mM 옥탄산에서 배양된 PA14 야생형에 있어 배양 시간에 따른 프로파일 (profiles)을 조사하였다 (도 4). 게다가, 60 mM 옥탄산에서 배양된 PA14 rhlB 변이체 및 PA14 야생형의 배양 상등액은 13C-NMR 스펙트럼으로 48, 60 및 72 시간의 3번의 간격으로 분석하였다 (도 3d, e). 그러나 최대 람노리피드의 생산은 70 시간에서 발생했다. 상등액에서 람노리피드의 양의 계산을 위해 모노 및 다이람노리피드의 1:1 혼합물을 사용했다 (도 3e). 3HO, 3HD, 3HDDe 및 3HDD와 같은 GC-측정한 3HAs 중에서 주요 구성인 3HO 및 3HD 산은 도 4에 나타냈다. 유리된 산 3HO는 55시간까지 다량으로 분리되었고 3HD로 전환된 이후에 람노리피드로 통합되기 위해 이후 다시 택해졌다. 그러나, 상등액에서 측정된 3HAs는 도 3e에서와 같이 유리된 (R)-3HAs (175.0ppm 신호와 연관된)에 상당히 기인되었다. HAAs 화합물 (172.1 ppm과 연관된 신호, B”1) 의 분획 내의 점차적 증가는 상등액에서 발견되었다: 48, 60 및 72 시간에서 전체 3HAs양 내의 13, 27, 및 42 mol% (도 3e의 피크 영역 몰 비율의 관점에서 재계산된). 게다가, PA14 배양 상등액 (색소가 없는 최적의 조건 하에서 준비된)을 위한 세 개의 클로로포름 추출물의 광회전은 55, 65 및 75시간에서 -8.5, -25.1 및 -13.8o로 결정되었다. 여기서 각각의 상등액은 0.15 3HO 및 0.01 3HD(g/L); 0.43 및 0.05(g/L); 0.35 및 0.15(g/L)로 구성되어있다. 광회전의 음의 수치는 유리된 산 3HAs가 (R)-form임을 나타내었다. 이는 (R)-3-하이드록시부틸 산은 [α]D = -17.5o (0.31 g/L in chloroform)를 가지고 있기 때문이다. 그러나, PA14 rhlB 변이체에서, 점진적 변형 OA → 3HAs → HAAs은 배양 시간에 따라 더욱 명확하게 보여질 수 있다. 3HAs 대 HAA의 몰 비율 (카르복실 탄소 피크들 175.0 및 173.4 또는 172.1ppm의 영역 비율로부터 계산된)은 72시간에서 15:85였다. 따라서 PA14 rhlB 변이체는 과당에서 배양된 야생형 세포에 비해 많은 양의 HAAs를 효과적으로 생산하였다.To understand the migration correlation of metabolism between OA, intermediates (free acids: 3HO, 3HD and HAAs), and rhamnolipids, profiles of the time-dependent profiles of PA14 wild type in 60 mM octanoic acid were investigated. (FIG. 4). In addition, the culture supernatants of PA14 rhlB variants and PA14 wild type cultured in 60 mM octanoic acid were analyzed at three intervals of 48, 60 and 72 hours in 13 C-NMR spectra (FIG. 3D, e). However, the maximum production of rhamnolipids occurred at 70 hours. A 1: 1 mixture of mono and diramnolipids was used for the calculation of the amount of rhamnolipids in the supernatant (FIG. 3E). Among the GC-measured 3HAs such as 3HO, 3HD, 3HDDe and 3HDD, the major constituents 3HO and 3HD acids are shown in FIG. 4. The liberated acid 3HO was separated in large quantities by 55 hours and then reselected for integration into rhamnoid after conversion to 3HD. However, the 3HAs measured in the supernatant were significantly attributed to the free (R) -3HAs (associated with the 175.0 ppm signal) as in FIG. 3E. Gradual increase in fractions of HAAs compound (signal associated with 172.1 ppm, B ”1) was found in the supernatant: 13, 27, and 42 mol% (peak region moles in FIG. 3E) in total 3HAs amounts at 48, 60 and 72 hours. Recalculated in terms of ratio). In addition, the optical rotation of the three chloroform extracts for the PA14 culture supernatant (prepared under optimal conditions without pigment) was determined to be -8.5, -25.1 and -13.8 o at 55, 65 and 75 hours. Wherein each supernatant is 0.15 3HO and 0.01 3HD (g / L); 0.43 and 0.05 (g / L); 0.35 and 0.15 (g / L). Negative values of light rotation indicated that the free acid 3HAs were (R) -form. This is because (R) -3-hydroxybutyl acid has [α] D = -17.5o (0.31 g / L in chloroform). However, in PA14 rhlB variants, progressively modified OA → 3HAs → HAAs can be seen more clearly with incubation time. The molar ratio of 3HAs to HAA (calculated from the carboxyl carbon peaks 175.0 and the area ratio of 173.4 or 172.1 ppm) was 15:85 at 72 hours. Thus, the PA14 rhlB variant produced a large amount of HAAs more effectively than wild-type cells cultured in fructose.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.


Claims (6)

RhlB 유전자를 제거한 슈도모나스 아에루기노사(pseudomonas aeruginosa)의 변이체를, 탄소수 8 내지 10의 지방산을 20 내지 100mM을 포함하는 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는, 유리 HAAs ((R)-3-((R)-3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids)의 생산을 증가시키는 방법.Rugi Pseudomonas Oh removing the gene RhlB labor (pseudomonas aeruginosa), glass HAAs ((R) to the variant, wherein the incubation in a medium containing a fatty acid having 8 to 10 20 to 100mM of 3 - (( R) -3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acids). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 슈도모나스 아에루기노사는 슈도모나스 아에루기노사 PA14 또는 PAO1인 것을 특징으로 하는 HAAs의 생산을 증가시키는 방법.


The method of claim 1,
The Pseudomonas aeruginosa is Pseudomonas aeruginosa PA14 or PAO1 to increase the production of HAAs characterized in that.


삭제delete
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