미생물에서 의약품 얻는 기술 효율 높인다···범용 유전자 조절 기술 확보

[이뉴스투데이 이다솜·한지수 인턴기자] 미생물을 이용해 의약품 등 유용한 물질을 얻을 수 있는 ‘미생물 공장’ 기술이 새롭게 개발됐다. 효모나 대장균 등 여러 종류의 미생물을 동시에 활용할 수 있어 공정 효율이 큰 폭으로 높아질 것으로 기대된다. 

이주영 한국과학기술원(KAIST) 공학생물학대학원 교수팀은 대장균과 효모에서 모두 작동하는 새로운 ‘유전자 조절 기술’을 개발했다고 28일 밝혔다.  

미생물 공장에는 세균인 ‘대장균’과 곰팡이 일종인 ‘효모’가 주로 활용된다. 대장균이나 효모의 기능을 조절하기 위해 유전자를 제어할 필요가 있는데, 이때 ‘프로모터’라는 DNA 조각을 주로 활용한다. 미생물의 유전자 앞에 놓여, 얼마나 활발하게 작동할지 조절하는 일을 맡는다.

그러나 대장균과 곰팡이는 유전자를 읽는 방식이 달라 같은 생산 시설에서 동시에 사용하기 어려웠다. 따라서 숙주(미생물)를 바꿀 때마다 그에 맞는 프로모터를 다시 고르고 유전자 작동 세기를 일일이 재조정해야 하는 번거로움이 있었다.

이주영 교수팀은 두 가지 미생물에 동시에 적용할 수 있는 ‘하이브리드 프로모터’를 개발해 이 문제를 해결했다. 대장균과 효모가 각각 인식하는 DNA 요소를 하나로 합친 공용 조절 장치다. 서로 다른 방식으로 유전자를 읽더라도 각자 필요한 신호를 찾을 수 있도록 설계됐다. 

연구팀은 이렇게 개발한 프로모터의 실용성을 확인하기 위해, 미생물 속 유전자 세 가지가 모두 작동해야 만들어지는 ‘녹색 색소(프로데옥시바이올라세인)’를 만드는 실험을 진행했다. 그 결과 대장균과 효모 모두에서 유전자 발현 및 생산량이 정밀하게 조절되는 것을 확인했다.

연구팀은 이번 연구성과를 통해 ‘미생물 공장’의 전체적인 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 여러 미생물에 같은 유전자 조절 설계를 적용해 생산 결과를 비교할 수 있기 때문이다.

이 교수는 “미생물이 달라져도 공동으로 활용할 수 있는 공통 설계 원리를 제시한 것에 의미가 있다”며 “향후 자동화된 균주 제작·평가 시스템 개발과, 바이오파운드리 및 미생물 세포공장 개발에 응용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

[사진=한국과학기술원]