에너지연, 합성 미생물 생태계 플랫폼 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 국제연구를 통해 합성 미생물 생태계 플랫폼을 개발했다.

한국생명공학연구원은 합성생물학연구센터 신종혁 박사가 미국 일리노이 대학교와 공동으로 미생물 생태계에서 효모 균주 간 역할 분담을 최적화하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

자연계의 미생물은 홀로 존재하지 않고, 군집을 이뤄 생태계를 구축해 살아가며, 그 안에서 역할 분담(Division of labor, DOL)과 상호작용을 하며 단독으로 있을 때 보다 우수한 기능을 발휘한다.

이를 통해 극한 환경에서 살아남기도 하고, 단일 균주가 소비하기 어려운 탄소원을 소비하며 산업적 이용가치를 높여주기도 한다.

연구팀은 합성 미생물 생태계 내의 균주 간 역할 분담을 최적화해 원하는 기능을 수행할 수 있는 합성 미생물 생태계 플랫폼을 개발했다.

연구팀은 나무와 같은 목질계 바이오매스에 풍부하게 존재하는 글루코스와 자일로스를 각각 소비하는 전문 균주 9종을 제작하고, 이를 혼합해 미생물 생태계를 구축했다.

구성 균주의 시작 농도를 바꿔 특정 당의 소비 속도를 세밀하게 조절할 수 있고, 구성 균주의 접종 시간을 조절해 에탄올로 인해 저해 받는 자일로스 발효의 효율을 최적화할 수 있는 플랫폼을 구축했다.

나아가 효모 균주들이 서로 역할을 분담해 복합당을 보다 효율적으로 발효하는 모델도 개발했다. 또 자일로스가 먼저 발효되도록 바이오매스 발효 프로세스를 개선해 바이오 연료 생산량을 약 2배 이상 증가시켰다.

생명연 신종혁 박사는 “기존의 미생물 생태계는 균주 간 역할 분담 조절의 어려움으로 인하여 산업적으로 응용되기 어려웠다”면서 “이번 연구는 미생물 생태계의 산업적 적용 가능성을 제시하였고, 더 나아가 합성 미생물 생태계를 이용해 바이오매스로부터 단일 균주로는 생산이 어려운 고부가 화합물을 생산하는 혁신 플랫폼이 될 것”이라고 밝혔다.