우리 연구진이 미생물을 활용, 일곱 빛깔 천연 무지개 색소 생산에 성공했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 양동수·박선영 생명화학공학과 연구원을 비롯한 이상엽 특훈교수팀이 일곱 빛깔 천연 무지개 색소를 생산하는 미생물 균주 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.
이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'에 지난 5월 25일자 온라인 출판됐으며, 표지논문으로 선정됐다.
우리가 쓰는 각종 색소는 건강과 밀접한 관계를 갖는데 대부분 석유 화합물로 생산되는 합성 색소다. 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 발생 폐수가 전체 산업용 폐수 17~20%를 차지해 수질오염에도 영향을 끼친다.
천연색소 생산 필요성이 제기됐지만 값비싼 생산 공정 및 낮은 수율로 산업화가 어려웠다. 또 초록 및 남색 천연색소 생산은 보고된 바가 없다.
연구팀은 농촌진흥청이 지원하는 농업미생물사업단(단장 장판식)의 '카로티노이드 생산 미생물 세포공장 개발' 과제 지원으로 7가지 무지개색을 모두 생산할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
연구팀은 지용성 식품과 의류 염색 등에 활용되는 소수성 천연색소에 주목했다. 연구팀은 미생물 대사회로를 조작하는 대사공학을 이용해 카로티노이드 계열인 △아스타잔틴(빨강) △베타-카로틴(주황) △제아잔틴(노랑), 비올라세인 유도체 계열인 △프로비올라세인(초록) △프로디옥시비올라세인(파랑) △비올라세인(남색) △디옥시비올라세인(보라)을 생산하는 대장균들을 개발했다. 포도당이나 글리세롤을 먹이로 개발한 대장균을 배양해 무지개 색소를 모두 생산할 수 있게 됐다.
미생물에서 색소가 생산되면 이는 세포 밖으로 배출되지 않고 내부에 축적된다. 그동안 색소를 특정량 이상 생산할 수 없었다.
연구팀은 세포 모양을 변화시키거나 세포 내 소낭을 형성해 미생물 내부 소수성 천연색소 축적량을 증가시키고자 했다. 또 세포 외 소낭을 형성, 미생물 밖으로 소수성 천연색소를 분비해 무지개 색소를 고효율 생산하는데 성공했다. 값싼 바이오매스인 글리세롤을 단일 탄소원으로 사용했다.
양동수 연구원은 “색소 등 천연물을 고효율로 생산할 수 있는 범용 대사공학적 전략을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “의약품, 영양 보조제 등 다양한 친환경 물질도 고효율 생산할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
