[논문 소개] 이산화탄소 먹는 대장균, CO2를 바이오매스로

1. 논문

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Gleizer, S., Ben-Nissan, R., et al. "Conversion of Escherichia coil to generate all biomass carbon from CO2." Cell (2019): 179, this issue, 1255-1263.

2. 내용

생물은 크게, 이산화탄소를 바이오매스로 바꾸는 자가영양생물과 유기물질을 소비하는 종속영양생물로 나눌 수 있습니다.

 

자가영양생물은 환경 파괴 없이 지속될 수 있는 가능성 때문에 매우 중요합니다.

 

합성생물학에서 종속영양생물 모델을 이용하여 자가영양생물을 만드는 것이 큰 관건이며 자가영양생물을 만들기 위하여 크게 3가지를 충족시켜야 합니다. (1. 이산화탄소 고정, 2. 효소발현, 3. 조절)

 

본 연구는 종속영양생물인 대장균을 이용하여 이산화탄소로부터 바이오매스를 만들 수 있는 자가영양생물의 기능을 할 수 있는 대장균을 만들었습니다.

 

폼산염을 전자공여체로 사용하였으며 NAD+를 환원시킬 수 있습니다. 또한 폼산염으로부터 전자를 얻으며 NADH를 위하여 NAD+-coupled 폼산염탈수소화효소를 사용하였습니다.

 

naive BW25113 대장균주에서 폼산염 탈수소화효소(Formate dehydrogenase, FDH), 루비스코 (Rubisco), 포스포리불로오스 인산화효소 (Phosphoribulo-kinase, Prk)의 재조합 효소의 동시발현이 일어나지 않았기 때문에 물질대사의 최적화를 위하여 적응진화실험을 진행하였으며 원하는 mutant 대장균을 만들었습니다.

 

만들어진 바이오매스의 탄소가 어디서 왔는지 확인하기 위하여 동위원소 표지 실험을 진행하였으며 실제로 탄소는 폼산염이 아니라 이산화탄소로부터 유래된 것으로 확인하였습니다.

 

간단한 논문 소개이며 정확하지 않은 정보가 있을 수 있으므로 참고만 부탁드립니다.