한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 이상엽 생명화학공학과 특훈교수팀이 비식용 바이오매스를 여러 가지 짧은 길이의 일차 아민들로 전환하는 미생물 균주 개발에 성공했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 '네이쳐 커뮤니케이션스'에 게재됐다.
석유화학산업은 화석원료를 이용해 범용화학물질을 생산해왔다. 하지만, 지구 온난화 등 문제를 야기한다. 우리나라의 경우 석유를 전량 수입에 의존한다는 문제도 있다. 바이오리파이너리 구축이 시급히 요구된다.
바이오리파이너리는 미생물로 유용 화학물질을 생산하는 기술이다. 미생물이 바이오매스를 화학물질로 전환하는 세포 공장 역할을 한다. 복잡한 대사회로를 효과적으로 조작하는 시스템 대사공학이 바이오 리파이너리 핵심기술 중 하나다. 바이오 기반 생산 사례가 점차 늘고 있지만, 아직 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민 생산은 보고된 바가 없었다. 의약품 및 농약품 전구체로 널리 사용한다.
일차 아민 생산 균주들이 개발되지 못한 가장 큰 이유는 생합성 대사회 부재다. 연구팀은 문제를 해결하기 위해 역 생합성 시뮬레이션으로 모든 가능 대사경로들을 예측했다. 그 후 전구체 선택과정으로 가장 유망한 대사회로들을 선정했다.
이렇게 디자인된 신규 대사회로들을 실제 실험으로 검증했고, 다른 짧은 길이의 일차 아민 10 종류를 생산하는 대장균 균주들을 최초 개발하는데 성공했다.
이번 연구에서 활용된 역 생합성, 전구체 선택과정 사용 전략은 다른 그룹의 여러 가지 화학물질들을 동시에 생산하는 대사회로 구축에도 유용하게 쓰일 것으로 예상된다.
이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 지금까지 석유화학 산업 기반으로만 생산할 수 있었던 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들을 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 생산할 가능성을 세계 최초로 제시한 것”이라며 “앞으로 더 많은 연구를 통해 생산량과 생산성을 증대시킬 계획”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
