인천대 서명지 교수팀, 세계 최고 수준 C30 카로티노이드 생산 성공

인천대학교 생명공학부 서명지 교수/사진=인천대 제공

인천대학교 생명공학부 서명지 교수 연구팀이 정밀 대사공학을 적용한 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) 시스템을 통해 희귀 C30 카로티노이드 소재인 4,4′-디아포뉴로스포렌(4,4′-DIA)을 세계 최고 수준으로 생산하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 합성생물학·대사공학·조합생합성 기술을 활용해 정밀 미생물을 설계하고, 유가식 발효(Fed-batch fermentation)를 통해 656.3 mg/L(21.9 mg/L/h)의 생산성을 달성했다. 이는 기존 재조합 대장균 대비 160배, 고초균 대비 70배 이상 높은 수치로, 세계 최고 수준의 생산성을 기록했다.

4,4-디아포뉴로스포렌은 희귀 C30 카로티노이드 계열 소재 중 하나로서 노란색의 천연 색소로 알려져 있다. 특히 활성 산소를 제거하는 능력이 뛰어나 산화 스트레스로부터 세포를 보호하는 항산화 효과가 뛰어나며, 항암 및 면역 증강, 염증성 장질환 완화, 가축 면역력 증강과 같은 기능성도 가지고 있어서 건강기능식품 및 의약품, 화장품, 가축 사료 소재로 주목을 받고 있다.

기존에 널리 알려져 있는 라이코펜(Lycopene) 및 베타-카로틴(beta-carotene) 등과 같은 C40 카로티노이드 소재는 현재 상업화가 상당히 진행되어 있으나, 4,4-디아포뉴로스포렌과 같은 C30 카로티노이드는 현재까지 대량생산이 불가능하여 상업화가 이루어지지 않은 소재였다. 이번 성과는 희귀 C30 카로티노이드의 상업화 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다.

서명지 교수는 "세계 최고 수준의 정밀 미생물 시스템을 구축했다는 점에서 의미가 크다"며, 향후 C50 카로티노이드 박테리오루베인과 1-데옥시노지리마이신 등 다른 바이오 소재도 대량생산 및 상업화를 목표로 하고 있다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 Journal of Biological Engineering에 게재되었으며, 과학기술정보통신부와 교육부의 다양한 연구지원사업을 통해 수행됐다. 인천=주관철 기자