KAIST, 친환경 화학물질 '숙신산' 효율적 생산 가능성 제시

기존 대비 효율 2배 달성···마그네슘 수송체계 최적화

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 시스템 대사공학을 활용해 플라스틱 원료와 식품, 의약품 등의 합성에 필요한 화학물질인 숙신산을 생산하는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 특훈교수 연구팀이 마그네슘 수송 시스템을 최적화해 고효율 숙신산 생산 균주를 개발했다고 11일 밝혔다.

주요 연구진.(왼쪽부터)이상엽 교수, 김지연 박사과정, 이종언 박사.(사진=KAIST)

연구팀은 한우의 반추위에서 분리한 미생물인 ‘맨하이미아(Mannheimia)’의 대사회로를 조작하고 마그네슘 수송 시스템을 최적화한 숙신산 생산 기술을 연구했다.

우선 미생물 발효 과정 중 산성도(pH) 조절을 위해 쓰는 다양한 알칼리성 중화제가 숙신산 생산에 미치는 영향을 파악하고, 최적화된 중화제를 선정했다. 이후 수산화마그네슘이 포함된 중화제를 사용해 마그네슘이 미치는 생리학적 영향을 분석해 세포 성장과 숙신산 생산에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다.

연구팀은 맨하이미아 내 존재하는 마그네슘 수송체인 corA 유전자를 규명하고, 다양한 마그네슘 수송체를 도입해 마그네슘 수송을 향상했다. 그중 살모넬라 엔테리카균에서 유래한 고효율 마그네슘 수송체를 도입해 시스템을 최적화한 결과 리터당 152.23그램의 숙신산을 생산했다. 최대 생산성은 리터당 39.64그램으로 나타났다. 현재까지 학계에 보고된 숙신산 생산성을 기존 대비 2배 높인 결과다.

이상엽 교수는 “숙신산 생산의 새로운 표준을 제시했다”며 “생물 기반 화학물질의 경제성을 높일 잠재력이 있고, 지속 가능한 바이오화학 산업의 발전에도 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지인 ‘미국 국립과학원 회보(PNAS)’에 지난 6일자로 게재됐다.