국내 연구진이 미생물에서 화학물질을 생산하기 위한 바이오 화학반응을 총망라한 웹 기반 합성지도를 완성했다.
한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 생명화학공학과 특훈교수팀이 이 같은 성과를 냈다고 29일 밝혔다.
이번 연구는 국제학술지인 '생명공학 동향' 지난 10일 자에 게재됐다.
미생물을 이용해 다양한 화학물질, 재료, 연료 등을 합성하려면 생합성 경로를 탐색 및 발굴해 미생물 내에 도입하는 것이 우선돼야 한다. 미생물을 이용한 생물 공학적 방법뿐 아니라 화학적 방법도 통합해 활용해야 한다.
지난 2019년 연구팀은 미생물 이용 화학물질 합성 경로를 기존 화학반응 공정과 함께 정리한 지도를 국제학술지 '네이처 카탈리시스'에 발표한 바 있다. 네이처에서 당시 지도를 전 세계 산업계와 학계에 배포하기도 했다.
연구팀은 이를 업데이트 및 확장하고 웹 기반으로 제작했다. 웹 기반 합성지도에서 제공하는 대화형 시각 도구를 사용, 다양한 화학물질 생산으로 이어지는 생물학·화학적 반응 네트워크를 분석할 수 있게 했다. 또 식품, 의약품, 화장품 등에 활용할 수 있는 다양한 천연물과 합성 경로를 추가해 지도 활용성을 넓혔다.
발표한 바이오 기반 화학물질 합성지도는 관련 페이지에서 확인할 수 있다.
공동 제1 저자인 장우대 KAIST 생명화학공학과 박사와 김기배 박사과정생은 “기존 배포 합성지도 업데이트와 사용성 증대 요구를 반영해 이번 연구를 진행했다”며 “이번에 정리한 생물공학·화학공학적 방법을 통합한 화학물질 생산 전략 및 전망은 미생물 세포 공장 구축 시 화학물질 합성 경로 설계뿐만 아니라 신규 물질 생합성 경로 설계에도 유용하다”고 말했다.
이상엽 특훈교수는 “이번 연구에서 업데이트한 웹 기반 합성지도는 기후 위기와 탄소중립에 대응하기 위한 바이오 기반 화학물질 생산 연구의 청사진으로서 역할을 할 것”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 석유 대체 친환경 화학기술개발사업의 바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발 과제 지원을 받아 수행됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
