KAIST 연구진이 미생물 5종을 컴퓨터 시뮬레이션해 산업에 가장 많이 쓰이는 바이오 연료, 플라스틱 등 원료가 되는 235가지 화학물질을 친환경적으로 생산하는 데 성공, 상용화 가능성을 제시해 주목받고 있다.

KAIST(총장 이광형)는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 다양한 산업용 미생물 세포공장의 생산 능력을 가상 세포를 이용해 종합 평가, 이를 토대로 특정 화학물질 생산에 가장 적합한 미생물 균주를 선정하고 최적의 대사 공학 전략을 제시했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 대장균(Escherichia coli), 효모(Saccharomyces cerevisiae), 고초균(Bacillus subtilis), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 이상 5종의 대표적인 산업 미생물의 화학물질 생산 능력을 235가지 유용 물질을 대상으로 종합적으로 평가했다.

연구팀은 유전체 수준의 대사 모델을 이용해 이들 미생물이 생산할 수 있는 화학물질의 최대 이론 수율과 실제 공정에서 달성 가능한 최대 수율을 계산, 각 화학물질 생산에 가장 적합한 균주를 선정할 수 있는 기준을 마련했다.

연구팀은 특히 타 생물에서 유래한 효소 반응을 미생물에 도입하거나, 미생물이 사용하는 보조인자를 교환하여 대사 경로를 확장하는 전략을 제안했다.

이상엽 특훈교수는 이번 연구에 대해 “시스템 대사공학 분야에서 미생물 균주 선정과 대사경로 설계 단계에서 어려움을 줄이고, 보다 효율적인 미생물 세포공장 개발을 위한 핵심 참고자료가 될 것”이라며 “향후 바이오 연료, 바이오플라스틱, 기능성 식품 소재 등 다양한 친환경 화학물질 생산 기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

연구결과는 국제학술지 네이처(Nature)발행 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 3월 24일 실렸다.