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한국과학기술원(KAIST)은 시뮬레이션을 통해 선정한 5종의 미생물을 토대로 바이오 연료, 플라스틱의 원료가 되는 235종의 유용 화학물질을 생산했다고 7일 밝혔다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀은 미생물 세포공장의 생산 능력을 평가해 대장균, 효모, 고초균, 코리네박테리움 글루타미쿰, 슈도모나스 푸티다 등 5종의 대표적인 산업 미생물을 선정했다.
미생물 세포 공장은 세포의 유전자를 조작해 화합물을 대량으로 만드는 미생물 기반 생산시스템이다.
미생물을 개량해 유전자의 발현을 증폭·억제함으로써 유용한 화합물을 생산할 수 있다.
전통적인 화석연료 기반 화학물질 생산을 대체할 친환경적이고 지속 가능한 기술로 주목받고 있다.
다만 세포 공장에 활용할 균주 선정이 쉽지 않고, 대사 경로가 복잡해 효율을 높이기 어려웠다.
연구팀은 유전체 수준의 대사 모델을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 이용해 미생물의 최대 이론 수율과 실제 공정에서 가능한 최대 수율을 계산, 각 화학물질 생산에 최적화된 5종의 균주를 선정했다.
이어 각 미생물의 화학물질 생산능력을 235가지 유용 물질을 대상으로 평가했다.
다른 생물에서 유래한 효소 반응을 미생물에 도입하거나 미생물이 사용하는 보조인자를 교환해 대사 경로를 확장하는 방법으로 생산 수율을 높였다.
이상엽 특훈 교수는 "방대한 생물 실험과 정교한 검증 과정을 거칠 필요가 없어 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다"며 "바이오 연료, 바이오플라스틱 등 다양한 친환경 화학물질 생산 기술 개발에 기여할 것"이라고 말했다.
KAIST 생물공정연구센터 김기배 박사가 참여한 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' (Nature Communications) 지난 24일 자에 실렸다.
- 연합뉴스
- 저작권자 2025-04-08 ⓒ ScienceTimes
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