화학공장 대체할 `미생물 세포공장` 뚝딱…보습제 물질 등 유용 화합물 생산

KAIST 이상엽 교수, '아이브릿지' 시뮬레이션 개발
미생물의 과발현, 억제 유전자 예측..싸고 빠르게 구축

KAIST는 미생물 세포공장을 적은 비용으로 빠르고 효율적으로 구축할 수 있는 '아이브릿지' 시뮬레이션 프로그램을 개발했다. 사진은 아이브릿지를 활용해 생산한 유용한 화합물 KAIST 제공

국내 연구진이 화학 공장을 대체하는 미생물 세포 공장을 적은 비용으로 빠르고 효율적으로 구축할 수 있는 기술을 개발했다.

KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 생산하고자 하는 화합물에 맞춤형 미생물 세포공장을 구축할 수 있도록 과발현과 억제 유전자들을 예측하는 '아이브릿지 시뮬레이션 프로그램'을 개발했다고 9일 밝혔다.

미생물 세포공장에 활용할 미생물을 확보하려면 이들이 가진 유전자들의 발현을 증폭 또는 억제해 유용한 화합물을 생산하도록 미생물을 개량해야 한다. 하지만 어떤 유전자를 증폭하고, 억제할 것인지 결정하는 것은 난제로 남아 있다. 또한 이 과정에서 미생물 유전자들을 삭제, 발현 억제, 과발현하는 것이 필수적으로 요구되지만, 이를 일일이 실험적으로 확인하는 데 많은 시험과 자원이 소요된다.

연구팀은 많은 화장품에서 보습제 역할을 하는 판테놀, 나일론 원료인 퓨트레신, 항균성 식품 첨가제인 4-하이드록시페닐젖산 등을 생산하는 대장균 균주를 개발하고, 아이브릿지 프로그램을 활용해 세계 최고 농도 수준으로 화합물을 생산하는 미생물 세포공장을 구축하는 데 성공했다.

또한 세 가지 외에 산업적으로 유용한 화합물 298종의 미생물 공장을 구축하기 위한 과발현, 억제 유전자들을 예측해 찾았다.

이상엽 KAIST 특훈교수는 "아이브릿지를 활용해 여러 가지 미생물 세포공장을 기존 방법에 비해 월등히 빠른 속도로 구축해 보다 다양한 유용한 화합물들을 생산할 수 있었다"며 "기존 화학 공장을 친환경 미생물 공장으로 대체하는 시기를 앞당기는 크게 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '셀'이 발행하는 '셀 시스템즈(지난 6일)' 온라인에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr