김상섭 기자
[크기변환]iTARGET 요약도.(사진= 인천대 제공)
(뉴스통신=김상섭 기자) 대학연구팀이 친환경산업전환을 견인할 통합미생물균주 최적화플랫폼 ‘iTARGET’를 개발 했다.
3일 인천대학교·POSTECH는 서울대학교·UNIST와 공동으로 연구팀과 친환경산업 전환을 견인할 통합 미생물 균주 최적화 플랫폼 ‘iTARGET’을 개발했다고 밝혔다.
이번 기술은 복합 유전자변이의 시너지효과를 실험적으로 규명해 고부가가치 천연물 ‘나린제닌(naringenin)’생산성을 기존대비 2.8배 향상시키며 높은 산업적 활용가능성을 입증했다.
산업계에서는 탄소배출을 줄이고 지속가능성을 확보하기 위해, 석유기반 화학공정을 대체할 바이오기반 생산기술의 도입이 절실하다.
이때 핵심은 재생 가능한 자원을 활용해 유용한 화합물을 빠르고 효율적으로 합성할 수 있는 우수 미생물 균주 개발이다.
그러나, 미생물 유전체는 복잡한 대사 네트워크와 유전자간 상호작용으로 얽혀 있어, 기존이론적설계나 단일유전자 변이방식으로는 원하는 수준의 성능개선예측·실현이 어렵다.
공동연구팀은 문제해결을 위해, 트랜스포존기반 돌연변이유도, 바이오센서 연동선별, MAGE기반 다중유전체 편집기술을 하나의 워크플로우로 통합플랫폼(iTARGET)을 구축했다.
이 시스템을 활용해 대장균 유전체내 생산성 향상에 기여하는 후보유전자 9개를 신속히 확보했고, 이들간 조합을 대규모로 탐색해 최적의 유전자변이조합을 실험적으로 규명했다.
특히, 바이오센서 기반선별기술은 기존대비 높은 속도와 정밀도로 변이주를 식별해 고효율 균주확보에 중요한 역할을 했다.
iTARGET은 ▲‘합리적 설계’ 중심의 기존방식이 가진 한계를 보완하고 ▲복합 유전자 변이에 따른 시너지효과를 실제실험으로 검증하며 ▲대규모균주 스크리닝 기술적차별성이 크다.
연구팀은 이 플랫폼이 향후 친환경소재, 의약품, 신소재 등 다양한 바이오 제조분야에서 신속한 균주개발의 표준으로 자리 잡을 것으로 전망했다.
공동 교신저자인 인천대 장성호 교수는 “이번 연구는 대사공학 분야에서 오랜 시간 해결되지 못했던 고속·정밀 균주개발의 병목을 해소한 기술”이라고 말했다.
그러면서, “바이오소재와 의약품 생산의 산업적 진입장벽을 크게 낮출 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
교신저자 POSTECH 정규열 교수는 “플랫폼의 가능성이 충분히 검증된 만큼, 실제 산업적용과 새로운 바이오화합물 개발까지 이어지도록 후속연구를 지속할 예정”이라고 밝혔다.
이번 성과는 트렌즈 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology, IF 14.9, JCR 98.6%) 올해 11월 6일자 온라인판(현지시간)에 게재됐다.
연구는 과학기술정보통신부·해양수산부·한국연구재단의 지원으로 인천대학교, POSTECH, 서울대학교, UNIST, 세계김치연구소, 전남대학교 등 국내 여러 기관의 협력으로 수행됐다.
