[SDG13기후변화대응] 글로벌 친환경 규제와 탄소 배출량 저감 요구가 커지고 있는 가운데 국내 연구진이 체내에 지방 또는 기름 축적 능력이 뛰어난 ‘유질 유질’ 효모를 활용해 산업 원재료를 생산하는 기술을 개발했다.
한국화학연구원은 백승호·노명현 박사팀이 산업용 미생물로 활용되는 유질 효모인 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica)를 이용해 '바이오 아디프산(Adipic acid)'을 생산하는 미생물 세포공장을 개발했다고 19일 밝혔다.
합성생물학 기술을 활용해 바이오매스로부터 바이오 아디프산을 생산하는 이 기술은 아디프산이 소재로 사용되는 의류, 생활, 산업용 응용 제품 분야에 활용될 것으로 기대된다.
나일론 섬유의 필수 중간원료인 아디프산은 여러 산업에서 다양하게 이용되는 핵심 화학소재다. 대부분의 아디프산은 나프타, 천연가스 등 화석연료에서 생산되면서 이산화질소 같은 온실효과 유발 물질이 나온다.
이번에 화학연 연구팀은 美FDA 인정 식품첨가 안전물질(GRAS)로 지정된 유질 효모인 '야로위아 리폴리티카'를 미생물 세포공장으로 활용해 아디프산을 생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다.
연구팀은 합성생물학 기술로 지방산 유래 산물분해능력을 조절하고 아디프산 생산량이 증가토록 미생물의 특성을 재설계했다.
연구팀에 따르면 일반적인 유질 효모의 지질분해 과정은 ‘COOH’로 표시되는 화학작용기의 일종인 카복실기가 양 끝에 붙어있는 디카르복실산(유기산의 일종) 형태로 변환되는 '오메가 산화기작' 이후 분해경로를 통해 유질 효모가 살아가는데 필요한 아세틸코에이 등의 에너지원으로 전환되는 '베타 산화기작'을 띈다.
연구팀은 식물성 오일에 다량 함유된 지방산 유래 산물을 디카르복실산으로 전환하는데 필요한 유전자를 선별해 오메가 산화기작을 강화했다.
또 6번에 걸친 순환 과정을 통해 디카르복실산으로부터 에너지 생성과 생존에 필요한 아세틸 코에이를 생산했지만 유전자 조작을 통해 3번만 순환되도록 하고 나머지의 디카르복실산은 아디프산을 생산할 수 있도록 유도하는 베타 산화기작을 최적화했다.
이를 통해 완성된 미생물 세포공장은 미생물 배양 과정을 거쳐 지방산 유래 산물을 선택적으로 분해 및 전환해 효율·친환경적으로 바이오 아디프산을 생산할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
이영국 화학연구원장은 “이번 성과는 12대 국가전략기술 중 첨단바이오 분야의 핵심인 합성생물학 기술을 통해 확보된 바이오 아디프산 생산 맞춤형 미생물 세포공장 기술로 향후 대한민국 바이오소재 생산 원천기술 확보에 기여할 수 있기를 희망한다.”라고 말했다.
연구 결과는 바이오매스 관련 권위 학술지인 '바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology, IF : 11.4)' 1월호에 게재됐다.논문명:Engineering of Yarrowia lipolytica as a Platform Strain for Producing Adipic Acid from Renewable Resource
화학연 이영국 원장은 "이번 성과는 12대 국가전략기술 중 첨단바이오 분야의 핵심인 합성생물학 기술을 통해 확보된 바이오 아디프산 생산 맞춤형 미생물 세포공장 기술"이라며 "대한민국 바이오소재 생산 원천기술 확보에 기여할 수 있기 바란다"고 말했다.
SDG뉴스 신중용 기자