3-HV 몰분율이 증대된 P(3HB-3HV)의 고농도 생산을 위하여 재조합 phbC유전자를 모균주에 재도입시킨 형질전환 Alcaligenes eutrophus AER5의 배양공학적 연구를 수행하였다. 상기 형질전환균주를 전구물질인 valerate가 10.0g/L첨가된 최소배지에서 2단계 배양한 결과 P(3HB-3HV)내의 3-HV 몰분율이 52.2 mol%로 모균주 A. eutrophus H16의 30 mol%에 비해 현저히 증가하였다. 이와 같은 몰분율의 증가는 phbC 유전자의 산물인 PHB synthase의 증폭과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. 2단계 회분배양시 fructose의 보충첨가의 영향을 검토하였으며, 적정농도인 10.0g/L의 fructose를 valerate와 같이 첨가할 경우 총균체량, p(3HB-3HV)의 축적농도, 그리고 축적율은 현저히 증가한 반면, 3-HV 몰분율은 다소 감소하는 경향을 보였다. $Mg^{2+}$ 이온은 P(3HB-3HV) 축적 에 매우 민감한 영향을 미쳤으며, 적정 농도로 판단되는 0.1 g/L일 경우 P(3HB- 3HV) 축적농도는 6.1 g/L, 그리고 3-HV 몰분율은 71.3 %로 현저히 증가하였다. 또한 적정 pH 조절제의 선정을 위하여 NaOH, NaOH와 (NH$_4$)$_2$SO$_4$의 혼합액, 그리고 NH$_4$OH을 비교 검토하였다. 2단계 배양법의 번거로움을 극복하고저 1단계 간헐적 유가식배양법을 검토한 결과, 배양 72시간 후 총균체량 19.2g/L, P(3HB-3HV) 축적농도 10.4 g/L, 그리고 3-HV 몰분율 35 mol%로 2단계 회분 배양법보다 우수한 결과를 얻었다. 이는 형질전환균주를 이용한 3-HV 몰분율이 높은 P(3HB-3HV)의 고농도 생산을 위한 배양조건 확립을 위한 기초자료로 활용될 것이다.
The cultivation conditions of transformant Alcaligenes eutrophus AER5 harboring cloned phbC gene for mass production of poly (3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate)[P(3HB-3HV)] containing high molar fraction of 3-hydroxyvalerate (3-HV) were investigated. In two-stage batch cultivation, transformant accumulated P(3HB-3HV) containing 52.2 mol% of 3HV compared to 30 mol% of parent strain A. eutrophus H16. The increased 3-HV molar fraction was due to the amplified activity of PHB synthase participating in condensation of 3-HB and 3-HV. To increase efficiency of P(3HB-3HV) accumulation, fructose was added along with precursor compound valerate, and total cell mass and P(3HB-3HV) concentrations remarkably increased, but not 3-HV molar fraction. The effect of magnesium ion showed that P(3HB-3HV) concentration and 3-HV molar fraction were significantly increased upto 6.1 g/L and 71.3 mol% at 0.01 g/L of MgSO$_4$, respectively. The efficiency of several pH adjuster, NaOH, NaOH and (NH$_4$)$_2$SO$_4$, and NH$_4$OH, on total cell mass, p(3HB-3HV) concentration, and 3-HV molar fraction was also compared. To overcome the disadvantage of two-stage cultivation, one-stage intermittent fed-batch cultivation was attempted, such a way 10.0 g/L of fructose was supplied for cell growth at initial 36 hr and then 10.0 g/L of valerate and 5.0 g/L of fructose were applied to induce the accumulation of P(3HB-3HV), consequently, 10.4 g/L of P(3HB-3HV) with 38 mol% of 3-HV fraction could be obtained after 72 hr. These results can be used for elucidating cultivation strategy for mass production of P(3HB-3HV) containing high 3-HV molar fraction using transformant A. eutrophus AER5 harboring cloned phbC gene.
