[문화뉴스 MHN 최윤정 기자] KAIST(총장 신성철)가 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 `비식용 바이오매스를 여러 가지 짧은 길이의 일차 아민들로 전환하는 미생물 균주 개발'에 성공했다고 11일 밝혔다.

이번 연구결과는 국제 학술지인 `네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다. 논문명은 'Microbial production of multiple short-chain primary amines via retrobiosynthesis'이고, 저자는 이상엽(한국과학기술원,  교신저자), 김동인(한국과학기술원, 공동 제1저자), 채동언(한국과학기술원, 공동 제1저자), 김현욱(한국과학기술원, 공동 제1저자), 장우대(한국과학기술원, 제4저자) 포함 총 5명이다.

석유화학산업은 화석원료를 이용해 우리 생활 전반에 광범위하게 이용되는 범용화학물질들을 생산해왔다. 원유 매장량 고갈과 환경문제, 그리고 국제 유가 변동에 취약한 우리나라의 상황 속에서, 지속 가능한 바이오리파이너리의 구축은 환경문제를 해결하면서 원유를 대체할 수 있는 가능성을 담고 있다.

바이오 리파이너리란 화석원료가 아닌 비식용 바이오매스를 원료로 사용해 미생물로 산업적으로 유용한 화학물질들을 생산하는 기술이다. 미생물은 원료인 바이오매스를 우리가 원하는 화학물질로 전환하는 세포 공장과 같은 역할을 한다. 미생물의 복잡한 대사회로를 효과적으로 조작할 수 있게 하는 시스템 대사공학이 바이오 리파이너리에서 핵심기술 중 하나다.

KAIST 이상엽 특훈교수 연구팀은 현재 산업적으로 유용하게 쓰이고 있는 짧은 탄소길이를 가지는 일차 아민들을 조사하여 총 15개의 화학물질을 생합성 목표로 선정한 후, 역 생합성 시뮬레이션을 통해 모든 가능한 대사경로들을 예측했다. 그 후 전구체 선택과정을 통해 가장 유망한 대사회로들을 선정했다.

이렇게 디자인된 신규 대사회로들을 실제 실험을 통해 검증했으며 이를 통해 10가지 종류의 다른 짧은 길이의 일차 아민들을 생산하는 대장균 균주들을 최초로 개발하는 데 성공했다. 또한 추가적 엔지니어링을 통해 포도당을 단일 탄소원으로 이용하여 대표적인 일차아민들을 생산함으로써 재생가능한 바이오기반 생산의 가능성을 보였다.

이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 지금까지 석유화학 산업 기반으로만 생산할 수 있었던 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들을 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 생산할 가능성을 세계 최초로 제시한 점에 의의가 있다”며 “앞으로 더 많은 연구를 통해 생산량과 생산성을 증대시킬 계획이다”라고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 '바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 원천기술개발 과제'의 지원을 받아 수행됐다.

[사진=KAIST 제공]