국내 연구진, 자생세균서 빛에 민감한 유전자 발견

국립생물자원관-제주대 연구진, 세균 광활성 단백질 유전자 발견
해당 유전자 빛 공급 시 대사 산물 20% 증가 확인…광바이오 센서 등 상용화 기대

[이데일리 이연호 기자] 환경부 소속 국립생물자원관은 국내 최초로 ‘플라보박테리움’속의 세균으로부터 빛을 매개로 활발히 활동하는 세균 광활성 단백질(프로테오로돕신) 유전자를 발견했다고 3일 밝혔다.

‘플라보박테리움 체니애’ N2820의 배양. 빛이 있는 조건(왼쪽)과 빛이 없는 조건. 빛을 전기에너지로 전환하는 프로테오로돕신 유전자의 활성을 알아보기 위해 빛이 있는 조건과 없는 조건에서 동시에 배양 했을 때, 빛을 공급한 실험군에서 대사 산물(베타 카로틴)의 생산이 늘어난 것을 볼 수 있다. 사진=환경부.

세균 광활성 단백질(프로테오로돕신·proteorhodopsin)은 세균의 세포막에 존재하는 단백질로 빛을 매개로 해 생체에너지(ATP) 합성에 관여하는 물질이다.

국립생물자원관과 제주대학교 박수제 교수 연구진은 미생물 속 유용 유전자를 찾기 위해 지난 2020년부터 국립생물자원관이 보유한 플라보박테리움속의 자생세균 20종과 이미 알려진 같은 속 167종의 유전체 염기서열을 비교 분석했다.

연구 결과 자생세균(플라보박테리움 체니애(Flavobactgerium cheniae) N2820)이 세균 광활성 단백질 유전자를 보유하고 있고, 이 유전자는 빛을 공급했을 때 세포가 단백질을 통해 생산하는 대사 산물이 약 20% 증가하는 반응이 확인됐다.

지난해부터 일본에서는 빛을 매개로 활성화되는 미생물 단백질의 성질을 이용한 암세포 사멸 연구가 진행 중이다. 이번에 발견한 세균 광활성 단백질 ‘프로테오로돕신’도 이와 유사하게 빛을 에너지로 전환해 세포 활성 조절 등을 위한 센서로의 활용이 기대된다.

이번 연구 결과는 이달 중 국제 학술지 ‘마이크로바이올로지 스펙트럼(Microbiology spectrum)’에 게재될 예정이며, 다음달 특허 출원과 함께 후속 연구도 계획 중이다.

서민환 국립생물자원관장은 “자생 생물자원으로부터 유용한 유전 자원을 발굴하기 위해 노력할 것“이라며 ”향후 국내 유전 자원의 다양한 활용을 위한 연구도 병행해 추진할 계획“이라고 말했다.

이연호 (dew9012@edaily.co.kr)