국내 연구진이 아민(Amine)을 석유화학 공정 대신 바이오 기술로 생산하는 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 10가지 1차 아민을 생산할 수 있는 대장균 균주를 개발했다고 밝혔다.
미생물 시스템 대사공학을 이용해 석유화학 공정으로 합성하고 있는 화학물질을 생산하는 사례가 늘어나고 있으나 의약품, 농약 등의 선행물질(전구체)로 널리 사용되는 짧은 탄소 길이의 1차 아민 생산은 생산 사례가 보고된 바 없었다.
1차 아민 화학물질의 생합성 대사회로가 알려지지 않았기 때문으로, 연구팀은 특정 화합물의 생합성 대사경로를 알아내기 위해 목표한 화학구조에 도착할 수 있는 선행물질을 역방향으로 예측하는 역 생합성 시뮬레이션을 통해 유망한 대사회로를 찾아냄으로써 성공했다.
연구팀은 디자인된 신규 대사회로들을 실제 실험을 통해 검증했으며 10가지 종류의 서로 다른 짧은 길이의 1차 아민들을 생산하는 대장균 균주들을 최초로 개발했다.
또 대표적인 1차 아민들을 선정해 폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스의 주원료인 포도당을 단일 탄소원으로 사용한 생산, 시스템 대사공학을 통한 생산량 증대 등의 성과를 올림으로써 바이오 기반 생산의 가능성을 보여주었다.
연구에 활용된 역 생합성과 전구체 선택과정을 같이 사용한 전략은 짧은 탄소 길이를 가진 1차 아민들 뿐만 아니라 다른 그룹의 여러 가지 화학물질들을 동시에 생산하는 대사회로들을 구축하는데에도 유용하게 사용될 것으로 예상된다.
이상엽 특훈교수는 “1차 아민들을 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 생산할 가능성을 세계 최초로 제시한데 의미가 있는 연구”라며 “더 많은 연구를 통해 생산량과 생산성을 증대시킬 계획”이라고 강조했다.
연구결과는 국제적인 학술지인 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications) 1월8일자에 게재됐다. (강윤화 선임기자)