KAIST, 시뮬레이션 프로그램 '아이브릿지' 개발

대장균 미생물 세포공장 구축 성공

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 특훈교수 연구팀이 아이브릿지(iBridge)라는 시뮬레이션 프로그램을 개발했다고 9일 밝혔다.

또 이 기술로 생산하려고 하는 화합물에 맞춤형 미생물 공장을 구축할 수 있도록 과발현 및 억제 유전자들을 예측함으로써 미생물 공장을 적은 비용으로 빠르고 효율적으로 구축하는 방법을 제시했다.

기후 변화와 환경 문제가 심각하게 대두됨에 따라 현재의 화학 공장을 대체할 수 있는 지속 가능한 미생물 세포공장이 크게 주목받고 있다.

세포공장으로 활용할 미생물을 개량하기 위해선 미생물이 가진 유전자들의 발현을 증폭 또는 억제해 유용한 화합물을 생산하도록 미생물 대사 메커니즘을 개량해야 하나 어떤 유전자를 증폭하고 억제할 것인지 결정하는 것은 지금까지 어려운 문제로 남아있다.

연구팀은 신규 개발된 아이브릿지 시뮬레이션을 활용해 세 가지의 유용한 화합물을 세계 최고 수준으로 생산하는 대장균 미생물 세포공장을 구축하는 데 성공했다.

연구팀은 많은 화장품에서 보습제 역할을 하는 판테놀, 나일론의 원료인 퓨트레신, 항균성 식품첨가제인 4-하이드록시페닐젖산 등을 생산하는 대장균 균주를 개발하고 아이브릿지를 활용해 세계 최고 농도로 이들 화합물을 생산하는 공정을 개발했다.

이 밖에도 산업적으로 유용한 화합물 298 여종의 미생물 공장을 구축하기 위한 과발현 및 억제 유전자들을 예측해 제시했다.

이영준 KAIST 박사(제1 저자)는 “이번에 개발된 시뮬레이션을 이용하니 여러 가지 미생물 공장들이 기존방법보다 월등히 빠른 속도로 구축됐다”며 “더 다양한 유용한 화합물들을 생산하는 미생물 세포공장들이 이 기술을 활용해 빠르게 구축될 수 있을 것”이라고 말했다.

이상엽 특훈교수는 “시스템 대사공학은 현재 우리가 해결해야 할 기후변화문제에 접근하는 매우 중요한 기술”이라며 “이 시뮬레이션은 기존의 화학 공장을 친환경 미생물 공장으로 대체하는 시기를 앞당기는 데 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.

KAIST 생물공정연구센터 김원준·이영준 박사, 생명화학공학과 김현욱 교수와 이상엽 특훈교수가 참여한 이번 연구의 성과는 `셀 시스템즈(Cell Systems)' 온라인 판에 지난 6일 게재됐다.

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