서해 갯벌의 힘…미생물 유전체서 신기능 효소 발견

나일론 원료 합성 가능…인공 유전자 회로기술로 희귀 유전자원 탐색

인공유전자회로(CL-GESS) 구성도와 개발 과정 [한국생명공학연구원 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국생명공학연구원(생명연) 합성생물학전문연구단은 22일 인공 유전자 회로기술 개발을 통해 서해안 갯벌 유래 미생물 유전체 군에서 신기능 효소를 발견했다고 밝혔다.

새로운 촉매반응(효소) 연구에는 세포배양, 효소 반응, 물리·화학적 산물 분석을 연속해 반복하는 방법이 주로 쓰였다.

연구팀은 특정 조건에서만 결과를 볼 수 있도록 세포 기능을 조절하는 유전자(DNA) 설계 기술을 도입했다.

자연(갯벌 환경)에서 추출한 유전체 군(메타게놈)에서 나일론 원료를 합성하는 새로운 효소 활성이 감지되면 정량적인 형광 신호를 내도록 유전자 회로를 제작했다.

유전자 회로 내 세포를 초미세 반응기로 짧은 시간 동안 효소 반응을 진행한 후 세포 자동해석·분리장치에 1초에 수천 개씩 흘려보내며 높은 형광을 띄는 것을 분리했다.

신규 유전자활성 검증과 유전자 회로 활용 방안 [한국생명공학연구원 제공=연합뉴스]

기존에 알려지지 않은 전혀 새로운 방식의 이런 반응으로 나일론 모노머(ε-카프로락탐)를 형성하는 효소 유전자를 발견할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

카프로락탐은 나일론의 합성 원료로 쓰인다.

이승구 합성생물학전문연구단장은 "최근 유전자 회로기술을 이용해 합성생물학에 필요한 유전체 설계 능력을 확보하기 위한 경쟁이 전 세계적으로 치열하다"며 "우리 연구팀의 유전자 회로기술이 새로운 플라스틱 생합성·분해에 필요한 유전자 발견에 유용하게 이용될 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 생명연 주요사업, 과학기술정보통신부와 한국연구재단 C1바이오리파이너리사업·글로벌프론티어사업·중견연구자지원사업 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 지난해 11월 29일 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판에 실렸다.

walden@yna.co.kr



<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>