산업 바이오텍 이용 대장균 개발
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KAIST, 대사공학으로 아미노산 효율 생산 … 바이오매스 생산 활용 단기간에 아미노산을 효율적으로 생산할 수 있는 미생물이 국내 연구진에 의해 개발돼 앞으로 미생물을 통한 바이오매스 에너지 생산 과정에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.과학기술부는 KAIST 생명화학공학과 및 바이오융합연구소 이상엽 교수팀이 시스템 대사공학 전략을 개발해 높은 효율의 L-threonine을 생산하는 대장균 개발에 성공했다고 12월13일 발표했다. 국제유가가 고공행진을 계속하고 지구 온난화 등 환경문제가 심각해짐에 따라 재생 가능한 원료로부터 바이오매스 에너지를 생산하는 산업 바이오텍이 세계적으로 큰 관심을 끌고 있다. 하지만, 산업 바이오텍에 이용되는 미생물들은 자연계에서 직접 분리해 사용하면 효율이 매우 낮아 실제 상용화가 불가능하므로, 대사공학을 통한 미생물의 성능 개량작업을 이용해 효율을 높이는 것이 필수적이다. 이상엽 교수팀은 미생물의 일부만을 조작하던 전통적인 대사공학 기법을 한 단계 높여 최근 급격히 발전하고 있는 시스템 생물학 관련기법들을 대사공학에 접목하고 미생물 전체를 체계적으로 조작해 성능을 극대화 하는 전략을 개발했다. 현재 식품, 의료 분야에서 널리 활용되는 아미노산을 생산하는 미생물은 오랜 기간에 걸친 무작위 돌연변이화 기법, 또는 전통 대사공학 기법에 의해 만들어지고 있어 높은 효율에도 불구하고 원치 않는 돌연변이가 발생하기도 하고 규명에 많은 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라, 환경이 변화될 때 추가적인 미생물 개량이 매우 어려워 경쟁력이 낮은 것으로 인식돼 왔다. 그러나 이상엽 교수팀은 연구를 통해 기존의 무작위 돌연변이화 기법을 배제하고 시스템 생물학 기법을 전통 대사공학에 접목해 시스템 대사 공학 전략을 새롭게 개발해 미생물의 대사 최적화를 이룰 수 있게 됐다. 이에 따라 단기간에 고효율의 생산 미생물 제작과 미생물의 생리 상태에 적합한 수준의 맞춤식 대사흐름 조절이 가능해졌는데, 이상엽 교수팀은 인간의 장내 미생물인 대장균에 적용해 Threonine을 높은 농도와 효율로 생산하는 대장균의 개발에 성공했고 가상세포에 기반한 시스템 대사공학 기법을 실제 산업화에 적용해 우수한 미생물을 개발 할 수 있었으며, 특히 100% 합리적인 엔지니어링으로 미생물을 개발할 수 있게 돼 추가 성능 향상이 필요하면 효율적으로 수행할 수 있는 가능성을 열은 것으로 평가되고 있다. 한편, 연구관련 생산 균주와 제조방법은 국제특허(PCT)가 출원에 있으며 관련 연구성과는 실제 산업적으로 유용한 엔지니어링 논문으로는 드물게 Molecular Systems Biology에 게재됐다. <김 은 기자> <화학저널 2007/12/13> |
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