조병관·김선창 KAIST 연구팀, 최소유전체로 유용 단백질 생산 효율 향상

조병관 교수(왼쪽)와 김선창 단장(오른쪽).

한국연구재단(이사장 노정혜)은 조병관·김선창 KAIST 연구팀이 유전자가 최소한도로 축소된 미생물의 생장 원리를 규명해 유용 단백질 생산 효율을 향상 시켰다고 밝혔다.

최근 유전공학계에서는 세포를 원하는 대로 합성하는 유전공학 기술 중 불필요한 유전자를 제거하고 생명을 유지하기 위한 최소한의 유전자만 남긴 '최소유전체'가 주목받고 있다. 현재까지는 대장균·방선규·효모 등 최소유전체 제작이 시도됐지만 성장 속도가 느려지는 등 한계로 인해 활용 가치가 크지 않은 상황이었다.

연구팀은 자연계에서 수백만년에 걸친 진화과정과 같이 실험실에서 최소유전체 대장균이 단기간에 적응·진화하도록 유도했다. 이로써 최소유전체의 성장 속도를 정상 세포 수준으로 회복시키고 단백질 생산성을 획기적으로 향상 시켰다.

연구팀에 따르면 최소유전체는 정상 대장균과는 다른 당대사 경로를 이용하는 까닭에 환원력이 4.5배 높은 것으로 밝혀졌고, 리코펜 도는 비올라세인과 같은 유용물질을 80% 더 많이 생산했다. 또 모든 미생물은 유전자를 조작해도 단백질을 일정 수준 이상 생산하지 못하는 '번역 완충' 현상이 발생하는 반면, 최소유전체는 '번역 완충'이 발생하지 않아 단백질 생산량이 200% 많았다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행됐다. 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 2월 25일 게재됐다.

연구진은 "이 연구를 통해 최소유전체 미생물의 작동원리를 규명함으로써 향후 미생물 기반 바이오 화합물 생산 산업에 큰 기여를 할 것으로 기대한다"고 설명했다.
한윤창 기자 storm0238@