메탄 분해, 바이오화학 소재 만든다

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 지구가열화 주범 중 하나로 지목받는 메탄을 고부가가치 소재로 바꿔주는 인공미생물을 개발했다.

한국생명공학연구원(원장 김장성) 합성생물학연구소 이승구 박사팀은 합성생물학 기술을 이용해 메탄을 고부가가치 바이오화학 소재로 바꿔주는 유용 미생물을 개량하는 기술 개발에 성공했다고 24일 발표했다.

메탄을 소재로 전환하는 유용 미생물 생산 기술을 확보함에 따라 앞으로 기후변화 대응과 소재 개발 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

메탄은 온실가스 중 하나로 이산화탄소보다 배출량은 적은데 온실효과는 더 강력한 기체이다. 2021년 글로벌 메탄 서약 출범 이후 메탄가스를 저감할 수 있는 방안에 전 세계적 관심이 높아지고 있다.

단순히 메탄가스의 감축에 그치지 않고 메탄을 이용해 자원화나 소재화 등 연계 활용할 수 있는 기술에 대한 수요가 높아 메탄을 에너지원으로 사용하는 메탄영양세균(methanotroph)이 주목받고 있다.

메탄영양세균은 메탄을 흡수해 메탄올(알코올)로 분해하는 미생물이다. 이를 개량하면 메탄에서 메발론산(Mevalonate)과 같은 유용 화합물을 얻을 수 있다. 메발론산은 화장품, 의약품, 식품과 합성수지 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 고부가가치 바이오화학 소재이다.

메탄영양세균 개량 기술은 아직 초기 단계로 개량된 균주를 얻기까지 수개월 이상의 많은 시간이 걸린다. 메발론산의 생산량이 수십 ㎎/L에 그치는 등 기술적 개선이 필요하다.

연구팀은 미생물 구축 효율과 메발론산 생산성이 대폭 개선된 인공 메탄영양세균을 제작할 수 있는 합성생물학 기반의 개량 기술을 개발했다.

연구팀은 균주 내 세포들이 편차 없이 발현하는 시스템을 구축하고 크리스퍼 기반의 유전자 편집기술을 적용해 교정효율을 10배 이상 향상시켰다.

이로 인해 인공미생물 구축에 걸리는 시간이 기존 대비 2~3배가량 단축됐으며, 메발론산 생산량 또한 2.1g/L로 크게 증가했다.

이승구 박사는 “합성생물학 기술 개발을 통해 온실가스인 메탄을 효율적으로 활용할 수 있는 인공미생물을 구축하게 된 데 의미가 있다”며 “앞으로 탄소중립 대응과 관련해 친환경 고부가가치 소재 생산 기술로써 연관 산업에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.

이번 연구 (논문명 : A highly efficient and versatile genetic engineering toolkit for a methanotroph-based biorefinery / 교신저자 : 이승구·이혜원·이대희 박사 / 제1저자 : 정지영 박사후연구원, 김태현 박사과정생)는 화공생명공학 분야의 국제 저널 ‘Chemical Engineering Journal’ 10월 21일자 온라인판에 실렸다.

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