작성일 : 20-10-14 19:27
이상엽 KAIST 생명화학공학과 연구팀 , '대장균' 이젠 이산화탄소와 개미산으로 배양한다
 글쓴이 : happy
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왼쪽부터 이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈 교수와 방준호 박사. <사진=한국연구재단 제공 >
한국연구재단(이사장 노정혜)은 이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수 연구팀
개미산과 이산화탄소만으로 고농도 배양 가능한 대장균을 개발했다고 11일 밝혔다. 

대장균은 사람과 마찬가지로 탄소(C)를 함유한 유기물질을 대사하며 다양한 물질을 생성한다. 이 때문에 국내외에서 대장균 대사 과정을 변형하거나 최적화해 유용한 화합물을 생산하려는 시도가 활발했다. 특히 원유와 천연가스를 처리하는 증류탑이나 플랜트 등 역할을 대장균으로 대체할 수 있는 가능성도 점쳐졌다. 

이를 위해 대다수 연구진이 이산화탄소와 개미산을 이용해 대장균을 배양하려고 접근했으나 이 물질들로만 대장균이 성장할 수 없어 포도당 같은 다른 탄소원을 함께 공급해야만 했다. 하지만 탄소원을 공급할 경우 추가 비용과 미생물이 개미산을 잘 활용하지 않는 문제가 발생했다. 

개미산은 탄소 수가 하나인 카복실산이다. 개미나 벌 따위의 체내에 들어 있다. 개미산은 이산화탄소로부터 쉽게 얻어지고, 대기상태에선 안정된 액체로 보관과 이동이 용이하다. 이와 함께 미생물이 섭취하기 효율적이어서 원하는 화합물을 만드는 원료가 될 수 있다. 

이에 연구팀은 대장균이 포도당 등 다른 탄소원 없이 개미산과 이산화탄소만을 사용해 성장할 수 있도록 대사 경로를 변형하는 방식을 고안했다. 

먼저 개미산과 이산화탄소로부터 범용적 원료 화합물(피루브산)을 합성할 수 있도록 관련된 대사 경로를 도입한 대장균을 제작했다. 이어 이 대장균에 미생물과 식물 아라비돕시스로부터 얻은 개미산 탈수소화효소를 도입, 개미산으로부터 대사활동에 필요한 생체에너지를 얻을 수 있도록 개량했다. 

방준호 박사"원하는 화합물을 산업적으로 생산할 수 있을 만큼 대장균이 왕성하게 증식할 수 있도록 했다"면서 "실제 개량한 대장균을 이산화탄소와 개미산만이 함유된 배지에서 배양한 결과 광학밀도가 최고 수준까지 증식했다"고 설명했다. 

이상엽 교수는
"개발된 기술을 활용하면 대장균을 이용한 발효공정을 통해 개미산과 이산화탄소로만으로 고농도 세포 성장이 가능하다"면서 "향후 바이오 연료, 고분자, 화학 물질을 생산할 수 있고, 이를 통해 온실가스인 이산화탄소 저감에 기여할 수 있다"고 강조했다.  

이번 연구 결과는 지난달 28일 국제학술지
'네이처 마이크로바이올로지'(Nature Microbiology)에 게재됐다.