서해안 갯벌유래 DNA에서 나일론 원료 합성 가능한 신기능 효소 발견

생명연 합성생물학전문연구단 성과

한국생명공학연구원(원장 김장성) 합성생물학전문연구단이 인공 유전자회로 기술개발을 통해 서해 갯벌 유래 미생물 유전체군에서 나일론 단위체를 합성하는 새로운 기능의 효소유전자들을 발견했다.

연구단은 갯벌 환경에서 추출한 유전체군(메타게놈)에서 나일론 원료를 합성하는 새로운 효소활성이 감지되면 정량적 형광신호를 내도록 유전자회로를 제작했다. 유전자회로를 바이오센서로 이용한 것이다.

초미세반응기(femto-liter)로 이용해 짧은 시간 동안 유전자회로를 도입한 세포들에 효소 반응을 진행한 후, 사용된 세포들을 세포자동해석·분리장치(FACS ; fluoscence assisted cell sorter)에 1초 당 수천 개씩 흘려보내며 높은 형광을 띄는 것을 분리하는 기술을 사용했다.

연구원에 따르면 이 방식은 단일세포 수준에서 일어나는 미량의 활성조차도 고감도로 감지해 전통적인 분석법이 갖는 민감도 및 속도의 한계를 동시에 극복할 수 있다. 이 기술을 갯벌 메타게놈 분석에 적용해 기존에 알려지지 않은 전혀 새로운 방식의 반응으로 나일론 단위체를 형성(cyclic amide-forming transamidation)하는 효소 유전자들을 발견했다. 이 유전자들은 기존에는 다른 효소반응(3-hydroxybutyrate dehydraogenase)에 관련된 유전자들로 알려져 있던 것들이다.

생명연 합성생물학전문연구단(교신저자: 이승구 박사, 제1저자: 염수진 박사)이 수행한 이번 연구는 생명연의 주요사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 C1바이오리파이너리사업, 글로벌프론티어사업 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었고, 네이쳐 커뮤니케이션지에 11월 29일자 온라인 판에 게재되었다.

이승구 합성생물학전문연구단장은 "최근 유전자회로 기술을 이용하여 대량 유전체자원의 기능을 고속 비교분석해 합성생물학에 필요한 유전체 설계 능력을 확보하기 위한 경쟁이 치열하다"며 "본 연구팀의 유전자회로기술이 새로운 플라스틱 생합성/분해에 필요한 유전자의 발견이나 C1전환효소 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
한윤창 기자 storm0238@