(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 고효율 바이오에너지를 생산할 수 있는 합성 미생물 생태계 플랫폼을 개발했다.
한국생명공학연구원(KRIBB)은 합성생물학연구센터 신종혁 박사가 미국 일리노이대 어바나-샴페인 캠퍼스 진용수·팅 루 교수팀과 합성생물학 생태계를 이용, 더욱 효율적으로 바이오 연료를 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
미생물은 군집을 이뤄 생태계를 구축해 살아간다. 또 이 안에서 역할 분담과 상호작용을 하며 단독으로 있을 때 보다 우수한 기능을 발휘한다.
미생물을 산업적으로 활용하기 위한 합성 미생물 생태계를 구축하기 위해서는 자연계 미생물 생태계 모사 전략이 중요하다.
하지만 합성 미생물 생태계 내의 미생물 간 역할을 분담하고 상호작용을 할 수 있게 하는 체계적인 설계 방법이 아직 개발되지 않아 한계가 있었다.
이에 연구팀은 나무와 같은 목질계 바이오매스에 풍부하게 존재하는 글루코스와 자일로스를 각각 소비하는 전문 균주 9종을 제작하고 이를 혼합해 미생물 생태계를 구축했다.
또 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.
이밖에 효모 균주들이 서로 역할을 분담해 복합당을 보다 효율적으로 발효하는 모델도 개발했다.
특히 연구팀은 자일로스가 먼저 발효되도록 바이오매스 발효 프로세스를 개선해 바이오 연료 생산량을 약 2배 이상 증가시켰다.
진용수 교수(교신저자)는 “이제 바이오연료 및 유용물질 생산을 위한 합성생물학 기술이 단일 미생물 균주의 개량을 넘어 상보적인 대사기능을 수행하는 다수의 미생물을 동시에 개량함으로써 생물 전환 공정의 효율을 높이는 단계로 발전할 것”이라고 말했다.
신종혁 생명연 박사(제1 저자)는 “기존의 미생물 생태계는 균주 간 역할 분담 조절의 어려움으로 인하여 산업적으로 응용되기 어려웠다”며 “이번 연구는 미생물 생태계의 산업적 적용 가능성을 제시했다"고 했다.
미국 에너지부와 생명연 주요사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 온라인에 지난달 26일 게재됐다.
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