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대사산물들의 플럭스 섬 프로파일링을 이용한 생물 개량방법

  • 기술번호 : KST2014007691
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 대사산물들의 플럭스 섬 프로파일링을 이용한 생물 개량방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유용물질의 형성속도를 주요 함수로 놓고, 유용물질의 생산성에 영향을 미치는 다른 함수를 섭동시키는 알고리즘을 통해 목적함수간의 프로파일을 작성하고, 상기 프로파일로부터 모든 대사산물의 활용도인 플럭스 섬(Φ)을 구한 후, 유용물질의 형성속도 증가에 따라 플럭스 섬(Φ)이 증가하는 대사산물을 스크리닝하는 방법 및 상기 스크리닝된 핵심 대사산물과 관련된 유전자를 도입 및/또는 증폭시키거나 직접적으로 외부에서 도입시켜 유용물질을 생산하는 생물을 개량하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 유용물질의 형성속도의 증가에 따른 특정 대사산물의 대사활용도(플럭스 섬: Φ)를 예측할 수 있어, 유용물질의 생산성 향상에 핵심이 되는 대사산물을 스크리닝할 수 있고, 이러한 방법으로 스크리닝된 대사산물에 관련되는 유전자를 도입 및/또는 증폭하여 배양 대상 생물을 개량하는 방법 또는 그 대사산물을 배양 중에 공급하는 방법으로 유용물질의 생산성을 증대시키는 것이 가능하다. 대사흐름, 대사산물, 유용물질, 대사공학, 대사산물 활용도, 섭동
Int. CL G01N 33/50 (2006.01) G01N 33/48 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020060040552 (2006.05.04)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-0727053-0000 (2007.06.04)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20070612) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2006.05.04)
심사청구항수 21

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이상엽 대한민국 대전광역시 유성구
2 김태용 대한민국 경기도 용인시
3 이동엽 대한민국 경기도 용인시 구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이처영 대한민국 서울특별시 강남구 언주로 ***, **층 (역삼동, 윤익빌딩)(*T국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application		 2006.05.04 수리 (Accepted) 1-1-2006-0317773-19
2 등록결정서
Decision to grant		 2007.04.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2007-0234160-54
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.02.01 수리 (Accepted) 4-1-2013-5019983-17
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157993-01
5 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157968-69
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5158129-58
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
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번호 청구항
1 1
다음의 단계를 포함하는 유용물질의 생산성 향상에 관여하는 핵심 대사산물을 스크리닝하는 방법:(a) 목적 유용물질을 생산하고자 하는 대상 생물을 선정하고, 선정된 생물의 대사회로 모델을 구축하는 단계; (b) 대사산물의 활용도를 다음의 수학식 1로 표현되는 플럭스 섬(flux sum: Φ)으로 정의하고, 상기 (a) 단계에서 구축된 대사회로 상에서 플럭스 섬을 구하기 위하여 플럭스 섬 SCOF(Flux sum scanning with compromised objective fluxes)를 이용하여, 상기 유용물질의 형성속도와 유용물질의 생산성에 관여하는 하나 이상의 함수를 섭동(perturbation)시켜 유용물질의 형성속도에 관한 단일목적함수의 프로파일을 작성하는 단계;[수학식 1] 여기서, Φi는 i번째 대사산물의 활용도이고, fin은 i번째 대사산물을 중심으로 해당 대사산물이 소비되는 반응식의 대사흐름이고, fout은 i번째 대사산물을 중심으로 목적 유용물질이 생성되는 반응식의 대사흐름이고, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이며, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임; (c) 상기 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF를 통해 작성된 프로파일 상에서 각 대사산물의 Φ를 구하는 단계; 및(d) 목적 유용물질의 형성속도를 증가시키면 특정 대사산물의 Φ 값이 증가하는 경우, 상기 특정 대사산물을 클러스터링하여 스크리닝하는 단계
2 2
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 함수는 비증식 속도, 부산물 형성속도, 기질 섭취 속도(substrate uptake rate), ATP 형성속도 및 산소 섭취 속도(oxygen uptake rate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법
3 3
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF는 유용물질의 형성속도를 제외한 다른 목적함수들의 최소값 및 최대값을 구하고, 그 최소값 및 최대값의 범위 내에서 유용물질의 형성속도를 증가시키면서 최적화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법
4 4
제1항에 있어서, 상기 fin 및 fout은 각각 다음의 수학식 2 및 수학식 3으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 2] [수학식 3] (여기서, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이고, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임)
5 5
제1항에 있어서, 상기 대상 생물은 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
6 6
제1항에 있어서, 상기 유용물질은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질이고, 상기 대상 생물은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질 생성능을 가지는 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
7 7
다음의 단계를 포함하는 유용물질을 생산하는 생물의 개량방법:(a) 목적 유용물질을 생산하고자 하는 대상 생물을 선정하고, 선정된 생물의 대사회로 모델을 구축하는 단계; (b) 대사산물의 활용도를 다음의 수학식 1로 표현되는 플럭스 섬(flux sum: Φ)으로 정의하고, 상기 (a) 단계에서 구축된 대사회로 상에서 플럭스 섬을 구하기 위하여 플럭스 섬 SCOF(Flux sum scanning with compromised objective fluxes)를 이용하여, 상기 유용물질의 형성속도와 유용물질의 생산성에 관여하는 하나 이상의 함수를 섭동(perturbation)시켜 유용물질의 형성속도에 관한 단일목적함수의 프로파일을 작성하는 단계;[수학식 1] 여기서, Φi는 i번째 대사산물의 활용도이고, fin은 i번째 대사산물을 중심으로 해당 대사산물이 소비되는 반응식의 대사흐름이고, fout은 i번째 대사산물을 중심으로 목적 유용물질이 생성되는 반응식의 대사흐름이고, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이며, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임; (c) 상기 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF를 통해 작성된 프로파일 상에서 각 대사산물의 Φ를 구하는 단계;(d) 목적 유용물질의 형성속도를 증가시키면 특정 대사산물의 Φ 값이 증가하는 경우, 상기 특정 대사산물을 클러스터링하여 스크리닝하는 단계;(e) 상기 (d) 단계에서 스크리닝된 특정 대사산물과 관련된 대사회로로부터 증폭 대상 유전자를 선별하는 단계; 및(f) 상기 (e) 단계로부터 선별된 유전자를 상기 대상 생물에 도입 및/또는 대상생물에서 증폭시켜 상기 대상 생물의 변이체를 제작하는 단계
8 8
제7항에 있어서, (g) 상기 (f) 단계에서 제작된 변이체를 배양하여 유용물질의 생산성을 실험적으로 확인하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
9 9
제7항에 있어서, 상기 (b) 단계의 변수는 비증식 속도, 부산물 형성속도, 기질 섭취 속도(substrate uptake rate), ATP 형성속도 및 산소 섭취 속도(oxygen uptake rate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법
10 10
제9항에 있어서, 상기 (b) 단계의 변수는 비증식속도인 것을 특징으로 하는 방법
11 11
제7항에 있어서, 상기 (b) 단계의 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF는 유용물질의 형성속도를 제외한 다른 목적함수들의 최소값 및 최대값을 구하고, 그 최소값 및 최대값의 범위 내에서 유용물질의 형성속도를 증가시키면서 최적화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법
12 12
제7항에 있어서, 상기 fin 및 fout은 각각 다음의 수학식 2 및 수학식 3으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 2] [수학식 3] (여기서, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이고, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임)
13 13
제7항에 있어서, 상기 대상 생물은 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
14 14
제7항에 있어서, 상기 유용물질은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질이고, 상기 대상 생물은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질 생성능을 가지는 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
15 15
제7항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 개량된 생물을 배양하는 것을 특징으로 하는 유용물질의 제조방법
16 16
생물 배양에 의한 유용물질의 제조방법에 있어서, 다음의 단계를 거쳐 스크리닝된 대사산물을 배양과정에서 공급하는 것을 특징으로 하는 방법: (a) 목적 유용물질을 생산하고자 하는 대상 생물을 선정하고, 선정된 생물의 대사회로 모델을 구축하는 단계; (b) 대사산물의 활용도를 다음의 수학식 1로 표현되는 플럭스 섬(flux sum: Φ)으로 정의하고, 상기 (a) 단계에서 구축된 대사회로 상에서 플럭스 섬을 구하기 위하여 플럭스 섬 SCOF(Flux sum scanning with compromised objective fluxes)를 이용하여, 상기 유용물질의 형성속도와 유용물질의 생산성에 관여하는 하나 이상의 함수를 섭동(perturbation)시켜 유용물질의 형성속도에 관한 단일목적함수의 프로파일을 작성하는 단계;[수학식 1] 여기서, Φi는 i번째 대사산물의 활용도이고, fin은 i번째 대사산물을 중심으로 해당 대사산물이 소비되는 반응식의 대사흐름이고, fout은 i번째 대사산물을 중심으로 목적 유용물질이 생성되는 반응식의 대사흐름이고, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이며, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임; (c) 상기 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF를 통해 작성된 프로파일 상에서 각 대사산물의 Φ를 구하는 단계; 및(d) 목적 유용물질의 형성속도를 증가시키면 특정 대사산물의 Φ 값이 증가하는 경우, 상기 특정 대사산물을 클러스터링하여 스크리닝하는 단계
17 17
제16항에 있어서, 상기 (b) 단계의 함수는 비증식 속도, 부산물 형성속도, 기질 섭취 속도(substrate uptake rate), ATP 형성속도 및 산소 섭취 속도(oxygen uptake rate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법
18 18
제16항에 있어서, (b) 단계의 플럭스 섬(Flux Sum) SCOF는 유용물질의 형성속도를 제외한 다른 목적함수들의 최소값 및 최대값을 구하고, 그 최소값 및 최대값의 범위 내에서 유용물질의 형성속도를 증가시키면서 최적화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법
19 19
제16항에 있어서, 상기 fin 및 fout은 각각 다음의 수학식 2 및 수학식 3으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 2] [수학식 3] (여기서, Sij는 j 번째 반응에서의 i번째 대사산물의 화학양론 계수이고, vj는 j 경로의 대사흐름 벡터임)
20 20
제16항에 있어서, 상기 대상 생물은 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
21 21
제16항에 있어서, 상기 유용물질은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질이고, 상기 대상 생물은 1차 대사산물, 2차 대사산물 및 외래 단백질 생성능을 가지는 미생물인 것을 특징으로 하는 방법
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