대장균 미생물 세포공장, 세계 최고 수준
(내외방송=정지원 기자) '맞춤형 미생물 세포공장'을 구축하는 프로그램 '아이브릿지(iBridge)'가 미래 기후 변화와 환경 문제 해결책이 될 것으로 보인다.
KAIST(한국과학기술원)는 "이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 '아이브릿지' 시뮬레이션(모의실험) 프로그램을 개발해 적은 비용으로 빠르고 효율적으로 맞춤형 미생물 공장을 구축하는 방법을 제시했다"고 최근 밝혔다.
미생물 세포공장은 대사공학(조작을 통해 대사 물질 생산을 최적화하는 기술)으로 미생물 세포가 뛰어난 바이오생산물(의약품 등) 생산성을 가진 상태를 의미한다.
기후 변화와 환경 문제가 심각해지면서 기존 화학 공장을 대체할 수 있는 지속가능한 미생물 세포공장이 주목받고 있다.
연구팀은 게놈수준 대사모델(유전자 대사모델)을 활용해 화합물 생산에 부정적인 영향을 주는 음성대사체에서 긍정적인 영향을 주는 양성대사체로 대사 흐름을 전환할 수 있는 가교(다리) 반응을 과발현 유전자와 억제유전자로 선별하는 '아이브릿지' 시뮬레이션을 개발했다.
아이브릿지를 통해 판테놀(보습제 역할)과 퓨트레신(나일론 원료), 4-하이드록시페닐젖산(항균성 식품첨가제) 등을 생산하는 대장균 미생물 세포공장을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다.
뿐만 아니라 산업적으로 유용한 미생물 공장 298여 종에 대한 과발현, 억제 유전자도 예측해 제시했다.
이 교수는 "아이브릿지는 기존 화학 공장을 친환경 미생물 공장으로 대체하는 시기를 앞당길 것"이라고 말했다.
김원준, 이영준 생물공정연구센터 박사와 김현욱 생명화학공학과 교수가 참여한 이번 논문은 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '셀 시스템즈(Cell Systems)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Genome-Wide Identification of Overexpression and Downregulation Gene Targets Based on the Sum of Convariances of the Outgoing Reaction fluxes).
