“미생물로 친환경 연료 만든다” KAIST ‘대사공학’ 30년 총정리

이상엽 교수팀 국제학술지 게재

이상엽(오른쪽 끝) KAIST 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 대사공학 관련 연구를 수행하고 있다. [KAIST 제공]

카이스트(KAIST) 이상엽 특훈교수 연구팀이 지난 30년간 대사공학이 발전해온 역사를 정리, 대사공학이 지속 가능한 발전에 어떻게 기여할 수 있는지 분석한 결과를 국제학술지에 발표했다. 이번 논문은 셀(Cell)이 발행하는 ‘생명공학 동향’ 40주년 특집호 온라인판에 게재됐다.

대사공학이란 대사 물질의 생산경로 조작을 통해 목적하는 대사 물질의 생산을 최적화하는 기술을 말한다. 대사공학은 유용한 화학물질을 효율적으로 생산하고, 분해가 어려운 오염 물질을 분해할 수 있는 미생물 균주를 개발하는 등 지속 가능한 발전을 위한 핵심적인 기술로서의 면모를 보여왔다.

특히 현재까지 대사공학을 통해 개발한 미생물은 재생 가능한 바이오매스로부터 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 산업용 대량 화학물질, 화장품 성분 및 의약품까지 수백 가지의 화학물질이 생산을 가능케 했다.

또한 미생물과 곤충을 포함한 동식물의 자연적 정화 과정에서 영감을 얻어 미생물 기반의 다양한 생물학적 정화 방법을 개발하기 위해 사용돼왔다. 오염물질과 독성 화학물질의 분해 경로를 조작함으로써 유출된 기름, 폐플라스틱, 살충제, 폐기된 항생제와 같은 물질을 더 높은 효율로 분해할 수 있도록 미생물을 개량할 수 있다. 이는 환경 보존을 위한 연구의 초석으로서 대사공학이 인류 건강에 기여하는 중요 예시다.

연구팀은 이번 연구에서 지난 30년간 대사 공학이 발전하며 어떻게 바이오 기반 화학물질의 지속 가능한 생산, 인류 건강 및 환경 문제까지 기여했는지에 대한 광범위한 개요를 제공했다. 이상엽 특훈교수는 대사공학의 태동기부터 연구를 수행해 왔으며 2000년대 들어서 두드러진 합성생물학의 발전과도 함께해 왔다.

연구팀은 이번 논문을 통해 대사공학의 출현부터 인공지능을 활용한 최신 기술의 도입까지, 지난 수십 년 동안 어떻게 사회적, 산업적, 기술적 요구를 해결하기 위해 어떻게 발전해왔는지 정리했다. 특히 건강 및 환경 문제의 해결과 지속 가능한 바이오 기반의 화학산업을 정착시키기 위해 극복해야 할 대사공학의 문제점을 함께 제시했다. 이상엽 특훈교수는 “이번 연구에서 대사공학의 역사를 돌이켜봄으로써 대사공학의 지속가능발전목표를 달성하기 위한 기여를 조명했으며, 우리 사회가 직면한 기후 위기, 환경 오염, 헬스케어, 식량 및 에너지 부족 문제에 대한 해결책으로서 대사공학이 점점 더 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com

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