‘산업미생물’ 대장균, 바이오산업 활용 길 열어

아주경제 권석림 기자= 바이오의약, 바이오화학, 바이오에너지 등 친환경 녹색 바이오산업을 위한 기술 개발에 청신호가 켜졌다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 김지현 연세대 교수·윤성호 한국생명공학연구원 박사(사진)가 과학적인 연구뿐만 아니라 산업적 응용에도 널리 활용되는 모델 생명체인 ‘대장균’의 생명현상과 관련된 중요한 생체 정보(오믹스)를 규명했다고 18일 밝혔다.

오믹스(Omics)란 특정 세포 속에 들어 있는 생리현상과 관련된 대사에 대한 대량의 정보(전사체, 단백질체, 형질체 등)를 통합적으로 분석해 생명현상을 밝히는 학문을 말한다.

연구팀에 따르면 대장균은 산업적으로도 매우 중요한 미생물(산업미생물)로 의약용 단백질 등 다양한 유용 재조합단백질 생산과 석유화학을 이용해 만든 각종 화학물질을 대체하는 친환경 바이오화학제품 개발에 이용될 뿐만 아니라, 화석연료와는 다른 저탄소 신재생연료(바이오에탄올 등)를 생산할 수 있다.

연구팀은 가장 많이 활용되는 대장균 2종(대장균 B와 K-12)의 각종 오믹스 정보(전사체, 단백질체, 형질체 등)를 확보하고, 컴퓨터 모델링(인실리코 분석 및 검증)을 이용해 시스템 수준에서 대장균의 대사 네트워크를 재구성하고 대장균 2종을 비교 분석하는데 성공했다.

그 결과, 연구팀은 대장균 B 균주가 K-12에 비해 아미노산 생합성 능력이 뛰어나고 단백질분해효소가 적으며 편모가 없어, 인슐린, 섬유소분해효소(cellulase)와 같은 외래 재조합 단백질을 생산하는데 매우 적합한 특성을 가지고 있다는 사실을 밝혀냈다.

또 대장균 B 균주는 단백질 분비 시스템을 2개나 보유하고 있고, 단백질 분비에 유리한 세포벽과 세포외막을 구성하고 있어 생산된 단백질을 세포 밖으로 배출하는데 유리하다는 것을 확인했다.

김 교수는 “이번 다중 오믹스 정보를 이용한 시스템 수준의 분석으로 고효율 맞춤형 세포공장 개발에 청사진을 제공할 바이오시스템 디자인에 필수적인 정보와 핵심 기술을 확보했다”고 말했다.