문맥 (context)
카로티노이드는 광합성 생물체(식물, 조류, 남조류)와 일부 진균을 비롯한 특정 생물체에 의해 자연적으로 생산되는 황색 내지 적색의 유기 색소이다. 카로티노이드는 당근의 오렌지색, 플라밍고와 연어에서 핑크색, 바다 가재와 작은 새우에서 적색을 담당한다. 하지만, 동물은 카로티노이드를 생산할 수 없고 음식을 통하여 섭취해야만 한다.
카로티노이드 색소(가령, β-카로틴과 아스타산틴)는 영양적 기능을 수행할 뿐만 아니라 소비자 기호도(consumer acceptability)를 강화시키는, 식품과 사료 원료(stock)에 대한 성분으로 산업적으로 이용되고 있다. 가령, 아스타산틴은 양식 연어(salmon aquaculture)에서 그들의 야생 대응물의 특징적인 오렌지 색채를 제공하는데 이용된다. 일부 카로티노이드는 또한, 비타민 A의 전구물질이다. 또한, 카로티노이드는 항산화 특성을 갖고, 다양한 건강 혜택을 제공한다(참조: Jyonouchi et al., Nutr, Cancer 16:93, 1991; Giovannucci et al., J. Natl. Cancer Inst. 87:1767, 1995; Miki, Pure Appl. Chem 63:141, 1991; Chew et al., Anticancer Res. 19:1849, 1999; Wang et al., Antimicrob. Agents Chemother. 44:2452, 2000). β-카로틴, 리코핀, 루테인과 같은 일부 카로티노이드는 현재, 영양 보조제로서 판매되고 있다.
전반적으로, 카로티노이드를 생산하는 생물학적 시스템은 산업화가 어렵고 및/또는 상업적 규모의 분리가 실용화되기에는 너무 낮은 수준으로 이들 화합물을 생산한다. 따라서, 산업적으로 이용되는 대부분의 카로티노이드는 화학 합성으로 생산된다. 카로티노이드를 생산하는 향상된 생물학적 시스템이 요구된다. 특정 세균이나 진균을 유전적으로 조작하여 카로티노이드를 더욱 높은 수준으로 생산하려는 여러 시도가 있었다(참조: Misawa et al., J. Biotechnol. 59:169, 1998; Visser et al., FEMS Yeast Research 4:221, 2003). 하지만, 더욱 높은 수준의 생산 및 더욱 용이한 분리가 가능한 향상된 시스템이 여전히 요구된다.
본 발명의 요약
본 발명에서는 카로티노이드의 생물학적 생산을 위한 향상된 시스템을 제시한다. 한 측면에서, 본 발명은 유질 생물체 내에서 카로티노이드를 생산하는 것이 바람직하다는 발견에 기초한다. 임의의 특정 이론에 제한됨 없이, 본 발명자들은 생물학적 시스템이 지질체(lipid body) 형태로 격리되는 카로티노이드를 더욱 높은 수준으로 축적할 수 있다고 제안한다. 하지만, 절대 수준(absolute level)이 더욱 높은 지에 상관없이, 유질 생물체에서 지질체 내에 축적되는 카로티노이드는 이들 지질체의 분리를 통하여 용이하게 분리될 수 있다.
이런 이유로, 본 발명에서는 하나이상의 카로티노이드를 생산하는 유질 진균(예로써, 효모 또는 다른 단세포 진균 포함)을 제시한다. 또한, 본 발명에서는 이런 효모와 진균을 구성하는 방법, 이런 효모와 진균을 이용하여 카로티노이드를 생산하는 방법 및 이런 유질 효모 또는 진균 내에서 생산된 카로티노이드를 이용하여 카로티노이드-함유 조성물, 예를 들면, 식품이나 사료 부가물 또는 영양 보조제를 제조하는 방법을 제시한다. 특히, 본 발명에서는 변형이 없는 동일한 생물체와 비교하여, 기름생성력(oleagenicity)을 증가시키고 및/또는 카로티노이드-생산 능력을 변화시키는 하나이상의 기름생성(oleagenic) 및/또는 카로틴생성(carotenogenic) 변형을 보유하는 효모와 진균을 산출하기 위한 시스템과 방법을 제시한다.
더 나아가, 본 발명은 지질-축적 시스템이 지질친화성제(lipophilic agent)(예로써, 이소프레노이드, 또는 이소프레노이드-유래된 화합물)의 생산 및/또는 분리에 유용하다는 일반적인 인식에 기초한다. 따라서, 본 발명에 따라, 이런 지질친화성제를 생산하고 및/또는 지질을 축적하도록 생물체를 조작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다양한 다른 측면은 첨부된 특허청구범위를 비롯한 본 발명의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
본 발명에서 유질 진균(효모 또는 단세포 진균)을 이용하여 카로티노이드를 생산하고자 하는 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation본 발명이 유질 진균을 통해 카로티노이드를 생산하려는 기술적 목적을 파악해야 한다.
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2정보 추출
information_extraction기존 생물학적 시스템의 문제점과 유질 생물체의 장점을 추출한다.
- 카로티노이드를 생산하는 생물학적 시스템은 산업화가 어렵고 및/또는 상업적 규모의 분리가 실용화되기에는 너무 낮은 수준으로 이들 화합물을 생산한다.
- 더욱 높은 수준의 생산 및 더욱 용이한 분리가 가능한 향상된 시스템이 여전히 요구된다.
- 생물학적 시스템이 지질체(lipid body) 형태로 격리되는 카로티노이드를 더욱 높은 수준으로 축적할 수 있다고 제안한다.
- 유질 생물체에서 지질체 내에 축적되는 카로티노이드는 이들 지질체의 분리를 통하여 용이하게 분리될 수 있다.
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3근거 선택
evidence_selection높은 생산 수준과 용이한 분리라는 두 가지 핵심 목적을 선별한다.
- 더욱 높은 수준의 생산 및 더욱 용이한 분리가 가능한 향상된 시스템이 여전히 요구된다.
- 지질체 내에 축적되는 카로티노이드는 이들 지질체의 분리를 통하여 용이하게 분리될 수 있다.
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4논리 통합
logical_integration기존 시스템의 한계(낮은 생산량, 분리의 어려움)를 유질 진균의 특성(지질체 내 축적 및 용이한 분리)으로 해결하려는 관계를 통합한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation카로티노이드를 더 높은 수준으로 생산하고, 지질체 분리를 통해 더욱 용이하게 분리하기 위함임을 도출한다.
- 더욱 높은 수준의 생산 및 더욱 용이한 분리가 가능한 향상된 시스템이 여전히 요구된다.
- 지질체 내에 축적되는 카로티노이드는 이들 지질체의 분리를 통하여 용이하게 분리될 수 있다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 생산성 향상과 분리 용이성 측면에서 답변을 작성한다.
- 더욱 높은 수준의 생산 및 더욱 용이한 분리가 가능한 향상된 시스템이 여전히 요구된다.
최종 답변 (final_answer)
카로티노이드를 더욱 높은 수준으로 생산하고, 지질체(lipid body) 내에 축적된 카로티노이드를 지질체의 분리를 통해 더욱 용이하게 분리하기 위함이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
유질 진균을 이용하여 카로티노이드를 더욱 높은 수준으로 생산하고 지질체의 분리를 통해 용이하게 분리한다.