[머니투데이 류준영 기자][이상엽 교수, 대장균 이용해 리터당 3.8g 페놀 24시간 내 생산]

이상엽 카이스트(KAIST, 한국과학기술원) 교수 연구팀이 대장균을 이용해 바이오매스로부터 페놀(phenol)을 생산하는 원천기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

페놀은 석유화학공정을 통해 연간 800만톤 이상 생산된다. 폴리카보네이트, 에폭시, 제초제 등 다양한 산업에 폭넓게 사용되는 화학물질이다.

이상엽 교수/사진=카이스트
하지만 페놀은 미생물에 대한 독성을 지니고 있어 미생물을 이용한 페놀 생산에 대한 연구는 그동안 어려움이 많았다. 현재까지 생산량 수준은 리터당 1g 미만이다.

이에 연구팀은 18종의 다양한 대장균 균주에 대해 동시에 대사공학을 적용, 이 중 ‘BL21’ 이라는 대장균 균주가 페놀생산에 가장 적합하다는 것을 발견했다.

연구팀이 이번 연구에 적용한 기술 중 하나인 '합성 조절 RNA'는 기존의 유전자 결실 방법보다 월등히 빠른 시간에 대사흐름 조절이 가능해 18종 대장균에 대한 대사공학을 동시에 진행하는 데 중요한 역할을 했다.

또 미생물을 이용한 페놀 생산에 있어 걸림돌인 페놀의 독성을 연구팀은 발효공정에서 페놀의 대장균에 대한 독성을 최소화 할 수 있는 ‘이상발효 공정’법을 이용해 해결했다. 이를 통해 페놀 생산량을 늘릴 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

이렇게 개발된 대장균 균주는 기존 균주에 비해 월등히 높은 생산량과 생산능력을 보였으며 이상 유가식 발효에서 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내에 생산할 수 있게 됐다.

김 박사는 "다양한 합성생물학 기술들을 기반으로 대장균을 개량해 페놀을 처음 생산했으며 가장 높은 농도와 생산성을 기록했다"며 "발효 공정의 개량을 통해 미생물에 독성을 지니는 화합물의 생산가능성을 보여줬다는데 이번 연구의 의미가 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 바이오테크놀로지(Biotechnology) 11일자 온라인판에 게재됐다.