효율적인 최소유전체 제작, 다양한 바이오산업 발전의 초석이 되다

[스포츠서울 신재유기자] 세포공장 미생물 유전체를 디자인해 바이오 연료나 생리 활성 물질을 생산하는 합성생물학이 주목받고 있다.

이런 때 KAIST 생명과학과 조병관 교수 연구팀이 기존 항생제에 내성을 띠며 인류를 위협하는 슈퍼박테리아 치료에 이용할 수 있는 새로운 항생 물질을 발굴할 수 있는 실마리를 찾아내 화제다.

그는 서울대에서 화학생물공학 박사 학위를 받고 미국 UC샌디에이고에서 박사 후 연구원으로 활동한 시스템생물학, 합성생물학 분야 권위자다.

그의 연구팀은 최소화된 미생물 유전체를 적응 진화 기법을 사용해 미생물 최소유전체의 성장 속도를 정상화하면서 유전체 설계에 필요한 생장 원리를 도출했고, 이 최소유전체가 일반 대장균보다 유용 물질과 단백질 생산 능력이 월등함을 검증해냈다.

최소유전체 제작 및 다양한 응용 연구의 초석이 될 이 연구 논문은 지난 3월 국제학술지 <네이처 커뮤니케이션즈>에 실렸다. 또한, 조 교수 팀은 시스템생물학과 합성생물학 기술을 이용하여 토양 미생물 중 하나인 방선균의 이차대사산물 생산 조절 및 유전자 재설계를 통해 신규 항생제 후보 물질의 다양성과 생산성을 높이는 연구도 했다.

그 결과 방선균 8종을 철 이온 결핍 조건에서 배양해 신규 이차대사 산물을 포함 21개 항생 물질 생산을 유도했으며, 이 논문은 지난 1월 국제학술지 에 게재됐다.

카이스트 생명과학과 조병관 교수

기후변화대응 기술의 하나로 조 교수는 이산화탄소와 일산화탄소로 이루어진 합성가스를 효과적으로 고부가 물질로 전환하는 바이오 시스템을 개발한다.

앞으로 ‘지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구단’과 ‘C1 바이오리파이너리 사업단’의 지원으로 미생물 아세토젠을 연구해 합성가스를 잘 활용하는 미생물의 대사회로 메커니즘을 밝히고, 이를 응용해 고부가 물질을 생산하는 지능형 바이오 시스템 즉 미생물 세포공장을 구현할 계획이다.

현재는 이미 개발된 미생물 세포공장을 다양한 합성가스에 적용하는 단계로 최근 관련연구가 에 게재되었으며 바이오매스/폐기물/제철소/플라스틱 가스 등에 적용하는 시스템을 개발하는 중이다.

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