산업적으로 관련된 세포외다당류에 대한 생물탐사

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13561(2023) 이 기사 인용

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시아노박테리아 엑소폴리사카라이드(EPS)는 지속 가능한 생체고분자 생산을 위한 잠재적 후보입니다. 시아노박테리아 기반 EPS의 생리활성 및 물리화학적 특성은 매력적이지만 높은 생산 비용으로 인해 상업적 이용이 제한됩니다. 산업적으로 관련된 조건에 대한 새로운 EPS 생산 균주를 생물탐사하고 특성화하는 것은 다양한 생명공학 응용 분야 및 분야에서 구현을 촉진하는 데 중요합니다. 현재 연구에서 우리는 다양한 분류학 범위(처음으로 연구된 일부 속 포함)에서 25개의 포르투갈 시아노박테리아 균주를 선택하여 포르투갈 기후 조건을 시뮬레이션하고 빛과 온도에서 성장하고 성장 성능과 근위부를 평가했습니다. 다량 영양소의 구성. 해양 및 담수 기원의 Synechocystis 및 Cyanobium 속은 뚜렷한 바이오매스 구성으로 빠르게 성장하는(0.1–0.2 g L−1 day−1) 것으로 강조되었습니다. 시네코시스티스 sp. LEGE 07367 및 Chroococcales 시아노박테리움 LEGE 19970은 방출된 다당류(RPS)가 0.3 및 0.4 g L−1 생성되는 것으로 나타났습니다. 이는 시아노박테리아 EPS에 대해 일반적으로 보고된 것보다 고분자량 및 적은 수의 단당류를 갖는 글루칸 기반 중합체인 것으로 밝혀졌습니다. 또한, 이들 두 RPS 생산업체에서는 알려진 시아노톡신이 없다는 사실도 확인되었습니다. 이 연구는 포르투갈 기후에서 시아노박테리아 EPS 바이오프로세스 개발을 위한 초기 단계를 제공합니다.

남조류와 미세조류는 식품, 사료, 바이오에너지, 화장품, 바이오플라스틱1의 공급원료를 조달함으로써 바이오경제에 주요 기여를 합니다. 또한, 상당한 연구 및 개발 노력을 통해 이러한 광독립영양 공장의 현재 산업 생산을 경제적으로 실현 가능한 응용 분야로 활용하고 있습니다2. 바이오폴리머(즉, 천연 유래 고분자 물질)와 같은 특정 제품은 대량 시장용으로 고려할 때 생산 비용과 용량으로 인해 여전히 제한을 받습니다. 그러나 시아노박테리아/미세조류 바이오폴리머가 특정 물리화학적 및/또는 생리활성 특성으로 인해 성공적으로 상업화될 수 있는 특정 응용 분야에 대한 고부가가치 시장이 있습니다3,4,5. 바이오 경제에서 이러한 바이오폴리머의 관련성은 기술 개선과 새로운 광독립영양 공장의 발견을 통해 환영받을 수 있습니다1. 따라서 산업적으로 관련된 조건(예: 빛, 온도)에 대한 생물탐사는 생물공정 개발 및 비용 절감의 핵심입니다6,7.

시아노박테리아는 세포 내(예: 글리코겐) 또는 세포 외 다당류(EPS)로 발견되는 다당류 형태의 생체 고분자의 유망한 공급원입니다8,9,10. EPS는 세포벽의 바깥쪽에 달라붙는 다당류가 풍부한 삼출물입니다. 그러나 세포벽에 연결되지 않은 상층액에도 존재합니다. 상층액에 있는 이러한 다당류의 기원은 완전히 이해되지 않았지만 유사한 단당류 구성을 가지고 있다는 증거가 있습니다11,12,13,14. 그러나 이 두 상은 서로 다르게 추출되며 세포 결합 다당류(CPS)와 방출 다당류(RPS)15로 구별됩니다.

이러한 생체 고분자는 집중적으로 연구되었으며 일부는 흥미로운 기술 기능적 특성을 보여주었습니다. 항바이러스, 항염증 및 상처 치유 특성과 같은 생리 활성 특성을 갖고 있어 고부가가치 제품에 적합한 후보입니다.

시아노박테리아 EPS 생물탐사에 적용된 방법론에 대한 포괄적인 검토에서는 공통적인 특징을 보여주었습니다. 즉, 빛과 온도 프로파일은 일정하게 설정되어 있으며, 탐색된 균주는 주로 Nostocales 및 Oscilatoriales 목과 Nostoc 속에서 나왔습니다. 이 연구는 EPS 함량이 계통별 특성임을 보여주었습니다.