화학연구원, 인공세포에서 원하는 바이오원료만 뽑아낸다

포스텍과 공동연구 통해 '합성생물학 기술' 개발

신호태그 시스템 인공 설계로 자동 분류 성공

바이오산업 가속화 기대, 네이처 커뮤니케이션스에 논문 게재

[대전=뉴시스] 바이오원료를 생산하는 인공 세포공장(왼쪽) 속의 특정 바이오원료를 세포 밖으로 배송하는 시스템 *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 인공세포에 있는 바이오산업 원료를 자동으로 쉽게 뽑아내는 합성생물학 기술이 개발됐다.

한국화학연구원은 바이오화학연구센터 이주영 박사팀과 포항공과대학교(포스텍) 오승수 교수팀이 합성생물학을 기반으로 인공세포 속 고부가가치 바이오 원료를 세포 밖으로 이동·분비시키는 기술을 세계 최초로 개발했다고 13일 밝혔다. 

합성생물학은 세포의 구성 요소들을 블록처럼 자르고 붙여 인공적으로 생명체를 설계·합성하는 학문이며 이 합성생물학과 로봇, 인공지능(AI) 기술을 융합한 첨단 바이오 기술이 '바이오파운드리'다. 합성생물학과 바이오파운드리는 바이오기술 개발과 상용화에 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있는 혁신 플랫폼으로 기대되고 있다.
 
기존에 세포 속 바이오 원료를 얻기 위해서는 세포를 파괴하고 분해해야 했으며 세포 파괴 또는 분해 후 여러 혼합물질이 쏟아져 나오면 그 중 특정 원료만 추출해 내는 복잡한 공정을 거쳐야 했다.

연구팀은 이런 과정없이 세포에서 원하는 바이오원료만 골라 세포 밖으로 분비시키는 기술을 개발해 바이오 제조공정의 속도와 생산효율을 획기적으로 높였다.
   
이번에 공동연구팀은 세포 속 특정 바이오원료에 결합할 수 있는 단백질을 발굴하고 바이오원료와 단백질을 같이 세포 밖으로 분비시키는 신호태그 시스템을 인공적으로 설계했다.
 
이 신호태그 시스템을 활용하면 세포 속 바이오원료가 한 번에(원스톱) 원하는 경로로 자동으로 수송돼 세포 밖으로 나온다.

이 기술은 다양한 인공세포 속 여러 바이오 원료를 추출하는 미생물 세포 공장에 활용될 수 있는 기술로 의약품 바이오원료를 저렴한 비용과 높은 효율로 대체 생산할 수 있다.

[대전=뉴시스] 기존에 세포를 파괴·분해 후 추출까지 여러 단계를 거치던 것을 화학연 공동연구팀은 하나의 자동화된 단계로 구현했다. 이 기술은 연속 발효 공정이 가능해 바이오원료의 생산량을 늘리는 데 효과적이다.  *재판매 및 DB 금지

코로나19 백신 원료 중 하나인 스쿠알렌을 친환경적으로 생산할 수도 있고 기존에 동식물로부터 얻고 있는 건강기능제품 원료도 대체할 수 있다.
 
또 세포 속 바이오원료를 세포 밖뿐만 아니라 세포 속 다양한 위치로도 정확하게 이동시킬 수 있어 향후 합성생물학의 기반 기술로 활용 가능하다.

연구 결과는 과학분야 분야 권위지인 '네이처 커뮤니케이션스' 5월호에 게재됐다. 논문명 Metabolite trafficking enables membrane-impermeable-terpene secretion by yeast

이주영 박사는 "이 기술은 바이오 전 분야에 파급력을 미칠 수 있는 세계 최초·최고 수준의 글로벌 범용 기술이다"며 "세계적으로 주목받고 있는 바이오파운드리 구축과 발전에 기여할 수 있는 혁신적인 합성생물학 기술로 향후 바이오 산업 발전의 가속화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.


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