KAIST, 박테리아서 표적유전자 효과적 억제 기술 개발

합성 조절 sRNA 작동 체제 모식도(A)와 이번 연구를 통해 개발한 BHR-sRNA의 작동이 입증된 16종의 다양한 박테리아를 나타낸 계통수(B). (KAIST 제공) /뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 다양한 박테리아에서 표적 유전자를 효과적으로 억제할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 그람 음성균과 양성균 모두를 포함한 다양한 박테리아에서 표적 유전자를 효과적으로 억제할 수 있는 신규 sRNA 도구 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

박테리아는 우리 일상에서 김치, 된장, 술 등 식품에 활용돼왔을 뿐만 아니라 최근에는 대사 공학을 통해 플라스틱, 영양제, 사료, 의약품 등을 생산하는 산업용 세포 공장으로 활약하고 있다.

하지만 유익한 박테리아 외에도 다양한 감염성 질병을 일으키는 폐렴균, 살모넬라균 등 병원균이 있어 대사공학적 기법을 통해 유해한 병원균은 병원성을 억제하거나 사멸을 유도하는 것이 중요하다.

특히 sRNA는 대장균에서 표적 유전자를 억제하기 위해 합성 조절하는 효과적인 도구지만 그동안 대장균과 같은 그람 음성균 외에 산업적으로 유용한 고초균이나 코리네박테리움 같은 그람 양성균에서는 적용이 어려웠다.

이에 연구팀은 그람 음성균과 양성균 모두를 포함한 다양한 박테리아에서 표적 유전자를 효과적으로 억제할 수 있는 신규 sRNA 도구를 개발했다.

연구팀은 우선 미생물 데이터베이스를 이용해 수천 종의 미생물 유래 sRNA 시스템을 검토했고 이 중 가장 높은 유전자 억제능을 보여준 `고초균(Bacillus subtilis)' 박테리아 유래 sRNA 시스템을 최종 선정했다.

또 이를 ’광범위 미생물 적용 sRNA‘(Broad-Host-Range sRNA, 이하 BHR-sRNA)라고 명명했다.

연구팀은 다양한 그람 음성균 및 그람 양성균 16종을 선정해 테스트한 결과, 15종의 박테리아에서 BHR-sRNA 시스템이 성공적으로 작동함을 증명했다.

또 10종의 박테리아에서 기존의 대장균 기반 sRNA 시스템보다 유전자 억제능이 뛰어남을 증명했다.

개발된 BHR-sRNA는 다양한 산업공정으로의 응용과 항생제 내성 병원균 퇴치를 통한 연구에도 활용될 것으로 기대된다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수. /뉴스1

이상엽 특훈교수는 “기존에는 각각의 박테리아마다 유전자 억제 도구를 새로 개발해야 했는데 이번 연구를 통해 다양한 박테리아에서 범용으로 작동하는 도구를 개발했다”며 “앞으로 합성생물학과 대사공학, 병원균 대응연구 발전에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과기정통부가 지원하는 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발 과제의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스' 온라인에 지난 달 24일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr