KAIST, 미생물 기반 일차 아민 생산기술 개발
KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 '비식용 바이오매스를 여러 가지 짧은 길이의 일차 아민들로 전환하는 미생물 균주 개발'에 성공했다. 

석유화학산업은 화석원료를 이용해 우리 생활 전반에 광범위하게 이용되는 범용 화학물질들을 생산하는데 도움을 줬지만, 원유 매장량 고갈에 대한 우려와 원유 산업으로부터 발생하는 지구 온난화 등 각종 문제도 함께 도사리고 있다. 

특히 우리나라의 경우 석유를 전량 수입에 의존하는 만큼 국제 유가 변동에 매우 취약하기 때문에 더더욱 원유를 대체할 바이오 리파이너리 구축에 대한 필요성이 대두되고 있다. 

바이오 리파이너리란 화석원료가 아닌 비식용 바이오매스를 원료로 사용해 미생물로 산업적으로 유용한 화학물질들을 생산하는 기술이다. 

여기서 미생물은 원료인 바이오매스를 우리가 원하는 화학물질로 전환하는 세포 공장과 같은 역할을 하는데, 이런 미생물의 복잡한 대사회로를 효과적으로 조작할 수 있게 하는 시스템 대사공학은 바이오 리파이너리 핵심기술 중 하나다. 

최근 미생물 시스템 대사공학을 통해 바이오 기반으로 생산되는 화학물질 사례가 점차 늘고 있지만, 아직 의약품 및 농약품들의 전구체로 널리 사용되는 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들의 생산은 보고된 바가 없었다. 

이에 KAIST 이상엽 특훈교수 연구팀은 여러 가지 짧은 탄소 길이를 갖는 일차 아민들을 생산할 수 있는 대장균 균주 개발 연구를 수행했다. 

먼저 연구팀은 일차 아민 생산균주가 개발되지 못한 가장 큰 이유인 생합성 대사회로의 부재 문제를 해결하기 위해 역 생합성 시뮬레이션을 이용했으며, 모든 가능한 대사경로들을 예측한 후 전구체 선택과정을 통해 가장 유망한 대사회로들을 선정했다. 

이렇게 디자인된 신규 대사회로들을 실험을 통해 검증한 결과, 10가지 종류의 다른 짧은 길이의 일차 아민들을 생산하는 대장균 균주들을 최초로 개발하는 데 성공했다. 

또 대표적인 일차 아민들을 선정해 폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스의 주원료인 포도당을 단일 탄소원으로 사용한 생산과 시스템 대사공학을 통한 생산량 증대를 보임으로써 바이오 기반 생산의 가능성을 보여줬다. 

이상엽 특훈교수는 "이번 연구는 지금까지 석유화학 산업 기반으로만 생산할 수 있었던 짧은 탄소 길이를 가진 일차 아민들을 재생 가능한 바이오 기반 화학산업을 통해 생산할 가능성을 세계 최초로 제시한 점에 의의가 있다"며 "앞으로 더 많은 연구를 통해 생산량과 생산성을 증대시킬 계획이다"라고 밝혔다.
바이오 리파이너리가 여러 분야에서 쓸모 있는 화학물질을 만들 때 쓰는 원료는 뭐야
비식용 바이오매스