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2019 May Vol.32 No.3 ISSN 1598-8384

실험실 탐방

강릉원주대학교
생명화학공학과
바이오분자공학 연구실
(Biomolecular Engineering Laboratory)
연구책임자 : 연영주 교수

Biomolecular EngineeringLaboratory
Department of Biochemical Engineering
Gangneung-Wonju National University
7, Jukheon-gil,Gangneung-si, Gangwon-do, 25457,
Republic of Korea

책임교수 소개

연영주 교수
[학력]
  • 2014

    서울대학교 화학생물공학부 박사

  • 2002

    서울대학교 응용화학부석사

  • 2000

    연세대학교 화학공학과학사

[경력]
연영주 교수 경력
기간 기관명 직위 및 직급
2016. 9. – 현재 강릉원주대학교 생명화학공학과 조교수
2016. 3. – 2016. 8. Department of Chemical & Biomolecular Engineering, University of Delaware Postdoc 연구원
2015. 10. – 2016. 3. 광운대학교 화학공학과 Postdoc 연구원
2014. 10. – 2015. 9. 서울대학교 유전공학연구소 Postdoc 연구원
2008. 8. – 2010. 1. 삼성 SDI 케미칼연구소 선임연구원
2005. 3. – 2006. 5. LG화학 기술연구원 공정연구소 대리
2002. 3. – 2005. 3. (주)디엔에이링크 연구원

실험실 구성원

실험실 구성원
  • 연구책임자 : 연영주
  • 박사과정 : 박지수, 이완서
  • 석사과정 : 오지성, 임성아, 정상훈, 김한솔, 이정빈, 정서희, 신명권, 심주현, 이규림

연구분야 소개

(1) 주요 연구분야

본 연구실은 분자생물학 및 단백질공학적 접근을 기반으로 단백질의 분자모델링/ 설계를 통해 효소의 활성(activity), 안정성(stability), 기질특이성(specificity) 등을 개량하는 연구를 수행한다. 개량된 효소는 대사공학, 바이오화학, 바이오에너지, 바이오의약, 화장품원료 등의 다양한 응용분야에 적용 가능하며, 특히 환경친화적이고 지속가능한 바이오공정 개발을 위해 재생가능한 원료 (cellulose, lignin, C1 gas 등)로부터 고부가가치 물질을 생산하는 신규 바이오촉매 공정의 개발에 연구의 초점을 맞추고 있다.

주요 연구분야
(2) 연구주제
▶구조기반단백질/효소설계 및 개량

구조기반 분자모델링(Molecular docking, Molecular dynamics 등) 기술을 통해 효소/단백질 설계 전략을 수립한 후 단백질공학 기술을 적용하여 효소의 활성, 안정성 및 기질특이성 등의 기능을 향상시키는 연구를 수행한다. Xylanase, lipase, carbonic anhydrase, 3-hydroxy butyrate dehydrogenase, succinic semialdehyde reductase, carboxylic acid reductase, paraoxonase, formate dehydrogenase, D-lacate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, tyrosinase, lysine decarboxylase, Baeyer-Villiger monolxygenase 등의 다양한 효소들에 대한 연구를 수행해 왔으며, 분자모델링 기술과 함께 유전자클로닝, 단백질/효소 발현, 정제 및 개량, 효소 동력학 분석, 전세포반응등의 실험을 함께 수행하여 산업적으로 적용할 수 있는 유용한 효소를 발굴하고 개량하는 연구를 수행한다.

구조기반 단백질/효소설계 및 개량 연구: 효소 활성, 안정성 및 기질특이성 개량 <구조기반 단백질/효소설계 및 개량 연구: 효소 활성, 안정성 및 기질특이성 개량>
▶신규 바이오촉매 전환공정개발

산업적으로 유용한 다양한 고부가 물질의 생산을 목적으로 신규 생합성 경로를 개발하는 연구를 수행한다. 환경친화적이고 지속가능한 바이오공정의 개발을 목적으로, 바이오매스 (셀룰로오스, 리그닌) 및 C1가스 (CO, CO2, CH4)등의 재생가능한 원료 물질을기질로 바이오에너지, 바이오플라스틱, 의약품, 기능성화학물질 등의 고부가 물질로 전환하는 신규 바이오 공정을 개발하고자한다. 단백질/효소공학을 기반으로 전세포반응, 대사공학 및 균주개발 등의 연구와 연계하여 연구를 수행하며, 4-hydroxyvaleric acid, 4-valerolactone, 3-phenyllactic acid, 1,2-propane diol, mevalonic acid, vanillin, syringaldehyde등의 다양한 고부가 물질의 생산을 목표로 연구를 진행하고 있다.

신규 바이오촉매 전환반응 개발: 바이오매스 및 C1가스로부터 고부가 화학물질 및 연료 생산 <신규 바이오촉매 전환반응 개발: 바이오매스 및 C1가스로부터 고부가 화학물질 및 연료 생산>

대표 연구성과

▶논문
  • 1. Hoe-Suk Lee, Jeong Geol Na, Jinwon Lee, Young Joo Yeon (2019), “Structure-based mutational studies of D-3-hydroxybutyrate dehydrogenase for substrate recognition of aliphatic hydroxy acids with a variable length of carbon chain”, Biotechnology and Bioprocess Engineering, Accepted
  • 2. Hoe-Suk Lee, Jisu Park, Young Je Yoo, Young Joo Yeon (2019), “A novel d-2-hydroxy acid dehydrogenase with high substrate preference for phenylpyruvate originating from lactic acid bacteria: Structural analysis on the substrate specificity”, Enzyme andMicrobial Technology 125, 37-44
  • 3. Ji-Min Woo, Eun-Yeong Jeon, Eun-Ji Seo, Joo-Hyun Seo, Dong-Yup Lee, Young Joo Yeon and Jin-Byung Park (2018), "Improving catalytic activity of the Baeyer–Villiger monooxygenase-based Escherichia coli biocatalysts for the overproduction of (Z)-11-(heptanoyloxy)undec-9-enoic acid from ricinoleic acid", Scientific Reports 8:10280
  • 4. Chang Hyun Lee, Eui Kyoung Jang, Young Joo Yeon* and Seung Pil Pack* (2018), "Stabilization of Bovine carbonic anhydrase II through rational site-specific immobilization", Biochemical Engineering Journal 138, 29–36 (*: Corresponding authors)
  • 5. Eun-Gyu Choi, Young Joo Yeon, Kyoungseon Min, and Yong Hwan Kim (2018), "CO2 Reduction to Formate: An Electro-Enzymatic Approach Using a Formate Dehydrogenase from Rhodobacter capsulatus", Journal of The Electrochemical Society 165(9), H446-H448
  • 6. Eun-Ji Seo, Young Joo Yeon, Joo-Hyun Seo, Jung-Hoo Lee, Jhoanne P. Boñgol, Yuri Oh, Jong Moon Park, Sang-Min Lim, Choul-Gyun Lee, Jin-Byung Park (2018), "Enzyme/whole-cell biotransformation of plant oils, yeast derived oils, and microalgae fatty acid methyl esters into n-nonanoic acid, 9-hydroxynonanoic acid, and 1,9-nonanedioic acid", Bioresource Technology 251, 288–294
  • 7. Byung Hoon Jo, Tae Yoon Park, Hyun June Park, Young Joo Yeon, Young Je Yoo, and Hyung Joon Cha (2016) “Engineering de novo disulfide bond in bacterial α-type carbonic anhydrase for thermostable carbon sequestration”, Scientific Reports 6:29322
  • 8. Young Joo Yeon, Hyung-Yeon Park, Kyungmoon Park, Hyun June Park, and Young Je Yoo (2016) “Structural Basis for the Substrate Specificity of 3-Hydroxybutyrate Dehydrogenase”, Biotechnology and Bioprocess Engineering 21(3), 364–372
  • 9. Hyerin Kim*, Young Joo Yeon*, Yoo Rae Choi, Wooho Song, Seung Pil Pack, and Yoo Seong Choi (2016) “A cold-adapted tyrosinase with an abnormally high monophenolase/diphenolase activity ratio originating from the marine archaea Candidatus Nitrosopumilus koreensis”, Biotechnology Letters 38(9), 1535–1542 (*: Equal contribution)
  • 10. Seongwook Jeong*, Young Joo Yeon*, Eun-Gyu Choi, Sungmin Byun, DaeHaeng Cho, Il Kwon Kim, and Yong Hwan Kim (2016) “Alkaliphilic lysine decarboxylases for effective synthesis of cadaverine from L-lysine”, Korean Journal of Chemical Engineering 33(5), 1530-1533 (*: Equal contribution)
  • 11. Kyoungseon Min, Young Joo Yeon, Youngsoon Um, and Yong Hwan Kim (2016) “Novel NAD-independent D-lactate dehydrogenases from Acetobacter aceti and Acidocella species MX-AZ02 as potential candidates for in vitro biocatalytic pyruvate production”, Biochemical Engineering Journal 106, 358–363
  • 12. Seung Kee Moon, So Ra Park, Ami Park, Hyun Mi Oh, Eun Ju Jeon, Sung Jun Kang, Hyun June Park, Young Joo Yeon, and Young Je Yoo (2016) “Substitution of heavy complementarity determining region 3 (CDR-H3) residues can synergistically enhance functional activity of antibody and its binding affinity to HER2 antigen”, Molecules and Cells 39(3), 217-228
  • 13. Young Joo Yeon, Hyung-Yeon Park, and Young Je Yoo (2015) “Engineering substrate specificity of succinic semialdehyde reductase(AKR7A5) for efficient conversion of levulinic acid to 4-hydroxyvalericacid”, Journal of Biotechnology 210, 38–43
  • 14. Hyojin Hwang, Young Joo Yeon, Sumi Lee, Hyunjun Choe, Min Gee Jang, Dae Haeng Cho, Sehkyu Park, and Yong Hwan Kim (2015) “Electro-biocatalytic production of formate from carbon dioxide using an oxygen-stable whole cell biocatalyst”, Bioresource Technology 185, 35–39
  • 15. Fukura Kazuyo, So Yeon Hong, Young Joo Yeon, Jeong Chan Joo, and Young Je Yoo (2014) “Enhancing the activity of Bacillus circulans xylanase by modulating the flexibility of the hinge region”, Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 41, 1181–1190
  • 16. Young Joo Yeon, Hyun June Park, Hyung-Yeon Park, and Young Je Yoo (2014) “Effect of His-tag location on the catalytic activity of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase”, Biotechnology and Bioprocess Engineering 19, 798-802
  • 17. Young Joo Yeon, Hyung-Yeon Park, and Young Je Yoo (2013) “Enzymatic reduction of levulinic acid by engineering the substrate specificity of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase”, Bioresource Technology 134, 377–380
  • 18. Dong Hwan Lee, Soo Kyung Koo, Kwang-Soo Lee, Young Joo Yeon, Hyun-Jeong Oh, Sang-Wun Kim, Sook-Jin Lee, Sung-Soo Kim, Jong-Eun Lee, Inho Jo, and Sung-Chul Jung (2004) “The molecular basis of phenylketonuria in Koreans”, Journal of Human Genetics 49, 617–621