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mxaF 유전체를 제거한 매탄화미생물을 이용한 환경 친화적 생물학적 메탄올 제조법에 대한 연구
Environmentally-friendly methanol production with mxaF knockout mutants of serine-cycle utilizing methanotrophs

  • 과제명

    mxaF 유전체를 제거한 메탄산화미생물을 이용한 환경친화적 생물학적 메탄올 제조법에 대한 연구

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    윤석환

  • 참여연구자

    박도영   김하연   장진   김지선  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 등록번호

    TRKO201600002335

  • 과제고유번호

    1711032190

  • 키워드

    메탄산화미생물,메탄올탈수소효소,메탄,메탄올,온실효과Methanotrophs,methanol dehydrogenase,methane,methanoI,greenhouse effect

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    Ⅳ. Results
    Of the five methanotrophic strains tested, only Methylocella silvestris strain BL2 was capable to utilize formate a...

    Ⅳ. Results
    Of the five methanotrophic strains tested, only Methylocella silvestris strain BL2 was capable to utilize formate as the sole energy and carbon source. The growth of strain BL2 was further enhanced upon addition of casamino acids. We have successfully explored the conditions for culturing M. silvestris strain BL2 on formate. Obtained biomass is not yet sufficient to serve our purpose, but we are continuing our efforts to find the optimal growth condition by varying cultivation conditions, e.g., pH, temperature, and salt concentrations and developing continuous cultivation system for a more dense and stable cultivation of M. silvestris strain BL2 on formate. The plasmid vector for deletion of mxaF gene is prepared and currently ready to be transformed to M. silvestris strain BL2 using the electroporation protocol; however due to the slow growth of M. silvestris strain BL2, we will require more time for successful mutant generation.


    메탄올탈수소효소(mxaF; methanol dehydrogenase) 유전체를 제거한 메탄산화미생물을 이용해서 온실효과의 주범인 메탄을 메탄올로 전환시키거나 바이오가스, 매립지가스 등으로 메탄올을 제조하는 기술을 연구하고자 함....

    메탄올탈수소효소(mxaF; methanol dehydrogenase) 유전체를 제거한 메탄산화미생물을 이용해서 온실효과의 주범인 메탄을 메탄올로 전환시키거나 바이오가스, 매립지가스 등으로 메탄올을 제조하는 기술을 연구하고자 함.
    ▣ 1단계: 적합한 메탄산화미생물 선정 및 메탄이나 메탄올이 아닌 물질을 이용하여 안정적으로 배양하는 기술확보
    - Methylocella silvestris strain BL2가 메탄올 생성에 가장 적합한 균주로 판단됨
    - pH를 계속해서 산성조건으로 유지시키는 것이 중요하며, 5mM phosphate buffer(pH 5.5) 사용으로 pH를 유지시키는 것이 가장 최적의 성장을 보임
    - Sodium formate 5mM 농도가 가장 적합한 농도로 판된되며 casamino acid 의 첨가가 성장을 촉진시키며, 염분의 농도가 미생물이 자라는데 큰 영향을 끼친 것으로 보여짐
    - 연속배양 반응조를 만들어 최적의 환경조건을 맞추어 주며 배양시키면 원하는 목표치의 성장 정도를 보일것으로 예상됨
    ▣ 2단계: 메탄산화미생물을 Methylocella silvestris strain BL2 에서 mxaF 유전체를 삭제한 mxaF 의 negative mutant를 생성 및 배양
    - mxaf 유전체를 제거하기 위하여, 적절한 primer를 제작하고 적합한 제한 효소(Bgl Ⅱ/Kpn Ⅰ , Mlu Ⅰ /Sac Ⅰ)를 선택하였으며 mxaF 유전체의 downstream 의 경우, 제한효소로 소화시킨 후 plasmid vector(pCM184)에 삽입시키는데 성공하였고, 같은 방법으로 upstream sequence도 삽입에 성공하여 벡터가 준비되었음
    - Competent cell( M. silvestris strain BL2)의 cell density를 높이기 위하여, substrate의 종류와 농도, buffer 농도에 따라 실험한 결과, 21 flask에서 500ml의 DNMS와 5mM의 acetate substrate (5mM 씩 주기적으로 주입 총 20mM) 및 20mM의 phosphatc buffer로 최적 조건을 찾아냄
    ▣ 3단계:배양한 mxaF mutant Methylocdla silvestris strain BL2를 이용하여 메탄을 메탄올로 변환시키는 1ab scale에서의 반응기 제작 및 운전
    - 배양한 mxaF mutant Methylocdla silvestris strain BL2를 이용하여, 반응기를 제작하며 이에 따라 얻을 수 있는 메탄올의 수율 결정 및 적용가능성 판단하려 하였으나, 2단계 과정 진행이 미흡하여 완벽히 진행되지는 않았지만 최적의 기질 사용 여부 확인을 위하여 연속배양 반응조를 설계하여 실험 진행 중임


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 6
    6. CONTENTS ... 8
    7. 목차 ... 9
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
    9. 1절 연구 배경 ... 10
    10. 2절 연구의 필...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 6
    6. CONTENTS ... 8
    7. 목차 ... 9
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
    9. 1절 연구 배경 ... 10
    10. 2절 연구의 필요성 ... 11
    11. 3절 연구의 범위 및 최종 목표 ... 12
    12. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
    13. 1절 국내 기술개발 현황 ... 15
    14. 2절 해외 기술개발 현황 ... 16
    15. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
    16. 1절 메탄산화미생물을 formate를 이용하여 안정적으로 배양하는 기술 확보 ... 18
    17. 2절 메탄산화미생물 Methylocella silvestris strain BL2에서 mxaF유전체를 삭제한 mxaF의 negative mutant를 생성, 배양 ... 29
    18. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 43
    19. 1절 연구개발목표의 달성도 ... 43
    20. 2절 관련분야에의 기여도 ... 44
    21. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 45
    22. 1절 추가연구의 필요성 ... 45
    23. 2절 타 연구에의 응용 ... 46
    24. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 47
    25. 1절 메탄산화미생물 ... 47
    26. 2절 메탄산화미생물의 생물학적 메탄올 제조 기술 ... 49
    27. 3절 메탄산화미생물의 유전체 조작 기술 ... 50
    28. 제7장 참고문헌 ... 52
    29. 끝페이지 ... 54
  • 참고문헌

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