[서울=뉴스핌] 이학준 기자 = 서울대학교 연구팀이 미생물을 기반으로 고품질 단백질을 생산할 수 있는 시스템을 개발했다. 연구팀은 새로운 시스템이 바이오 의약품이나 산업용 효소 등 바이오 화합물 생산성을 높일 것으로 기대했다.

서울대 공과대학은 서상우 화학생물공학부 교수 연구팀이 바이오 리파이너리 효율성을 높이는 데 적용 가능한 미생물 기반의 단백질 고품질 생산 유전자 발현 시스템 설계 원천 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 연구팀은 이날 과학 전문지인 네이처 화학 생물학(Nautre Chemical Biology)에서 온라인으로 연구결과를 공개했다.

바이오 리파이너리는 쉽게 말해 화석연료가 아닌 생물자원을 원료로 삼아 미생물을 활용해 산업적으로 유용한 화학물질을 만드는 기술이다. 여기서 미생물은 원료인 바이오매스를 생산자가 원하는 화학물질로 바꾸는 세포 공장과 같은 역할을 한다.

[서울=뉴스핌] 이학준 기자 = 서상우 서울대 화학생물공학부 교수 연구팀. 왼쪽부터 서 교수, 양진아 박사, 한용희 박사과정. 2021.02.04 hakjun@newspim.com [사진=서울대]

연구팀이 개발한 단백질 품질관리 시스템(ProQC)은 새롭게 발굴된 생물학적 부품을 재설계해 비손상 메신저 리보핵산(mRNA)만을 주형으로 사용하게 만드는 고품질 단백질 생산 시스템이다. 서울대에 따르면 ProQC 시스템을 다양한 단백질에 적용한 결과 온전한 길이의 단백질을 150~250% 가량 더 많이 합성했다. 또 자연적 발현 시스템에서 불완전 단백질이 많이 합성될수록 개선 효과가 뚜렷하게 나타났다.

연구팀은 새로운 시스템 효과를 확인하려고 다양한 대사산물의 생합성 경로에 도입해 분석한 결과 기존 시스템 대비 ProQC 시스템을 적용한 미생물에서 대사산물 생산성이 2배 이상 증가한 것을 확인했다.

재조합한 단백질은 인슐린 등 바이오 의약품부터 세탁세제와 같은 산업단백질에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 활용되는 것으로 알려져 있다.

서 교수는 "본 연구에서 개발한 유전자 발현 시스템은 미생물 스스로 고품질의 단백질만 선택적으로 합성하게 만들며, 기존의 재조합 단백질 생산 전략에 한 단계 더 추가할 수 있는 새로운 기술"이라고 설명했다.

이어 "미생물 세포공장 기반의 바이오 의약품, 산업용 효소 등을 포함하는 재조합 단백질과 탄소중립을 위한 바이오 화합물 생산공정의 경제성과 효율성을 획기적으로 향상시킬 것"이라고 전했다.

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