• 최종편집 : 2018.12.13 목 11:00
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[기고] 유용한 생물자원을 생산할 수 있는 대사공학, 현재와 미래

이주호

농촌진흥청 국립농업과학원 생물소재공학과

[전업농신문=편집부]대사공학은 특정 생화학적 반응의 변경을 통하거나 재조합 DNA 기술을 이용한 새로운 기술의 도입을 통한 생산, 형성 또는 세포 특성의 직접적 개량으로 정의되었다.(Bailey, 1991)

특히 유전자 재조합에 대한 분자생물학 기술의 발달로 대사 경로에 있는 특정 효소 반응을 조절하기가 용이해지면서 대사 경로를 의도하는 데로 변형이 가능하게 되었다. 그 결과, 대사 공학으로 생산된 각종 산업용 미생물 균주들을 이용해 의약품, 바이오플라스틱, 바이오연료 등을 생산하여 우리 실생활에 많은 도움을 주고 있다.

발효식품 개발로부터 발달된 미생물 이용기술은 대사공학을 통해 더 나은 미생물로 개량하는 것이 가능해졌다. 현재 당 (자일리톨, 만니톨 등), 아미노산 (글루타민, 리신 등), 유기산 (젖산, 숙신산 등), 카로티노이드 (리코펜, 베타 카로틴 등) 등 다양한 식품물질들을 생산하기 위한 기술 개발이 진행 중이거나 완료되었으며 더 나아가 의약품까지 생산하는 미생물 균주를 개발하는 단계까지 도달하였다.

플라스틱은 본래 석유를 이용하여 생산되는 화합물이다. 따라서 여러 단계의 화학전 전환이나 정제 등 복잡한 공정이 필요해 효율성이 떨어지고 친환경적이지 못한 유독성 촉매를 사용한다는 단점이 있었다. 하지만 대사공학을 통해 플라스틱을 합성하는 방향으로 대사 경로가 바뀐 미생물 균주가 개발되어 재생가능한 자원인 폐목재, 볏짚과 같은 바이오매스를 기반으로 친환경적인 플라스틱을 생산할 수 있게 되었다.

대사공학을 이용한 바이오 연료 생산에는 바이오부탄올을 예로 들 수 있다. 바이오부탄올은 바이오에탄올보다 에너지 밀도가 높기 때문에 휘발유와 혼합해 사용하면 연비 손실이 적다는 장점이 있다. 또한 물에 대한 용해도와 부식성이 낮아 별도의 저장 및 혼합 시설을 갖출 필요가 없다. 특히 최근 대두 되고있는 환경 문제 측면에서도 바이오부탄올은 바이오에탄올에 비해 온실가스 저감효과가 높은 것으로 알려져 있다. 우리나라의 GS그룹은 2007년부터 KAIST와 함께 바이오부탄올 연구를 시작했고 현재 바이오부탄올 양산에 필요한 통합 공정 기술을 확보했으며 대사공학을 이용하여 만든 고성능 균주를 개발한 상태이다.

앞서 살펴본 바와 같이 대사공학은 여러 산업에서 유용한 물질을 생산하는 데 필수적인 학문이다. 하지만 생물의 대사경로를 임의로 바꾸는 과정이 수반되기 때문에 대사공학에 의해 만들어진 물질에 대한 정확한 규정의 확립과 안전성 검증의 과정을 거쳐야 할 것이다. 이러한 사항들이 뒷받침된다면 우리나라의 선도적인 생명공학기술과 맞물려 대사공학은 지속적인 성장을 거듭할 것으로 예상된다.

편집부  news@palnews.co.kr

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