국내 연구진이 나일론과 폴리에스터 같은 물질의 원료를 생산할 수 있는 미생물을 만들었다.

카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 폴리에스터, 나일론은 물론 폴리우레탄, 폴리아미드 등 다양한 화학물질을 만드는데 쓰이는 글루타르산을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 16일자에 실렸다.

지구온난화에 대한 우려와 화석연료 고갈 문제로 석유화학을 통해 얻는 각종 화학물질을 재생가능한 자원에서 친환경 바이오 기반으로 생산하려는 시도가 이뤄지고 있다. 특히 글루타르산은 폴리아미드, 폴리우레탄, 글루타르산 무수물, 1,5-펜탄디올 생산 등 다양한 응용분야에 폭넓게 쓰이는 중요한 유기화합물인데 석유화학 기반의 화학적 방법으로 생산돼 왔었다. 이 때문에 독성이 강한 물질로 생산을 하기 때문에 친환경이지 못하다는 단점이 있다. 이 때문에 생물학적 방법으로 글루타르산을 생산하려는 시도는 꾸준히 있었지만 생산 효율이 낮다는 문제가 있었다.

연구팀도 땅 속 세균인 ‘수도모나스 푸티다’ 균주 유전자를 대장균에 도입해 글루타르산을 생산하는 미생물을 개발한 바 있지만 글루타르산 농도가 낮다는 한계에 맞닥뜨렸다. 이에 연구팀은 아미노산 생산에 쓰이는 세균 ‘코리네박테리움 글루타미쿰’을 이용했다.

연구팀은 글루타르산 전 단계 물질인 라이신을 과량 생산하는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주와 수도모나스 푸티다균에서 유래한 외래 유전자를 결합시켜 포도당에서 고농도의 글루타르산을 만들어내는데 성공했다. 실제로 이번에 개발한 미생물 균주를 사용해 포도당에서 기존 기술보다 1.17배 높은 농도의 글루타르산을 얻었다. 연구팀에 따르면 이는 세계 최고 수준의 농도이다.

연구를 이끈 이상엽 카이스트 특훈교수는 “이번 연구는 시스템 대사공학을 활용해 재생 가능한 탄소원으로부터 폴리에스터와 나일론 등을 만드는 원료인 글루타르산을 친환경적으로 세계 최고 농도로 생산할 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 밝혔다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr