KAIST, 바이러스에 강한 대장균주 개발

미생물 기반 화학제품 생산 기술 향상 기대

파지저항성 대장균 개발 과정 요약. (KAIST 제공)

(대전ㆍ충남=뉴스1) 허진실 기자 = KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 중국 우한대학교 시 첸(Shi Chen), 리안롱 왕(Lianrong Wang) 교수 연구팀과 공동연구로 `파지 저항성을 갖는 대장균 균주 개발'에 성공했다.

15일 KAIST에 따르면 파지(phage)란 미생물에 대해 특이적 감염성을 갖는 바이러스로, 파지에 감염된 미생물은 생리학적 특성이 크게 달라지거나 심한 경우 죽기도 한다. 때문에 미생물이 화학공장과 같은 역할을 하는 바이오 화학산업에서 파지 오염은 치명적이다. 파지 방어 시스템을 도입해 오염을 막을 수도 있지만 현재까지 알려진 대부분의 시스템은 한정된 종류의 파지만 방어할 수 있었다.

공동연구팀은 대장균 3234/A 균주에 존재하는 신규 파지 방어 메커니즘을 발견했다. 외가닥 DNA(single-stranded DNA) (인산황화) phosphorothioation(이하 Ssp)라 명명된 이 메커니즘은 산업적으로 유용한 여러 대장균 균주에 적용 가능해 다양한 종류의 파지를 방어할 수 있다.

또 게놈 상에 Ssp 방어 모듈을 도입하고 파지 생애주기에 필수적인 유전자의 변형과 같은 체계적인 엔지니어링 전략도 개발했다. 이를 통해 파지 공격에 취약한 대장균 균주에 내성을 부여할 수 있었으며, 이 균이 파지들이 있을 때도 일반적인 대장균과 똑같은 성장 속도와 생리학적 특성을 갖는 것을 확인했다.

아울러 높은 농도의 파지가 존재하는 환경에서도 화학물질 및 재조합 단백질을 생산하는 능력이 유지된다는 걸 밝혔다.

이상엽 교수는 “이번 연구는 파지에 대한 저항성을 부여하는 체계적인 방법을 제시했다는 점에서 의의가 있다”며 “이 기술을 활용하면 미생물 기반 화학제품을 생산하는데 한 단계 더 나아갈 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 최근 국제 학술지인 `네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다. 또 해당 연구의 중요성을 인정받아 네이쳐 커뮤니케이션스 에디터의 하이라이트로도 선정됐다.

zzonehjsil@news1.kr