슈퍼급 발효 능력 가진 ‘인공 미생물’ 개발

국내 연구진이 미래 화학산업을 이끌 ‘슈퍼 미생물’을 만들어냈다. 이 미생물을 이용하면 각종 바이오 화학물질을 빠르고 효율적으로 생산할 수 있다.

울산과학기술대(UNIST) 이성국 에너지 및 화학공학부 교수팀은 ‘섬유소계 바이오매스를 효과적으로 발효시키는 슈퍼 미생물’ 제작 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 이 기술은 현재 미국과 중국에 특허출원됐고, 관련 연구결과는 ‘메타볼릭 엔지니어링’ 7월호에 게재됐다.

이성국 교수는 “식량으로 쓰이지 않는 볏짚 등 섬유소계 바이오매스는 최근 바이오 화학물질의 원료로 주목받지만 발효 효율이 낮다는 문제가 있었다”면서 “이번에 제작한 미생물은 섬유소계 바이오매스에서 나온 여러 종의 단당류를 동시에 처리해 발효 효율을 높일 수 있다”고 말했다.

이번 연구의 핵심은 대장균의 유전자 발현 시스템 조절이다. 대장균의 유전자는 포도당처럼 쉽게 에너지를 얻을 수 있는 탄수화물부터 소화하도록 설계됐다. 이 때문에 다른 당류의 처리 속도가 늦어 발효 효율이 낮았다.

연구팀은 대장균이 단당류를 소화할 때 쓰는 유전자 발현을 담당하는 부분을 교체했다. 대장균이 당류를 가리지 않고 발효시키도록 조절한 것이다. 또 유전자를 교체한 뒤에는 진화적 적응 방법으로 발효 효율이 좋은 대장균만 골라내 번식시키면서 생물체의 안정화도 꾀했다.

새로 제작한 미생물은 일반 대장균보다 5배나 많은 자일리톨을 생산했다. 팜유 부산물에 있는 포도당 뿐 아니라 자일로오스당까지 동시에 처리한 덕분이다. 반면 일반적인 대장균은 포도당부터 처리하느라 자일리톨을 거의 만들지 못했다.

이성국 교수는 “섬유소계 바이오매스를 발효하는 ‘슈퍼 미생물’이 실험실 수준이 아닌 산업적으로도 활용되도록 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다.

민태원 기자 twmin@kmib.co.kr


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