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미생물 기반 바이오 숙신산 대량 생산기술, 한국이 개발

등록 2020.05.06 15:51:15

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KAIST, 대사공학으로 세계 최고 효율 숙신산 생산 균주

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숙신산 생산 미생물의 대사 회로 및 숙신산 생산에 핵심적인 말산 탈수소효소의 구조


[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 플라스틱 원료와 식의약품 합성에 사용되는 화학물질인 '숙신산'을 대량으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀과 경북대학교 김경진 교수팀이 시스템 대사공학을 이용해 세계 최고 효율의 숙신산 생산 균주를 개발, 미생물 기반의 바이오 숙신산 대량 생산이 가능해졌다고 6일 밝혔다.

공동연구팀의 이 연구성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 온라인판에 지난달 23일자로 게재됐다. (논문명 Enhanced succinic acid production by Mannheimia employing optimal malate dehydrogenase)

탄소 4개로 구성된 다이카복실산인 숙신산은 대사과정에서 숙신산 한 분자를 생산할 때 이산화탄소 한 분자를 소모하기 때문에 미생물 배양에 의한 숙신산 생산을 통해 이산화탄소 저감에 기여할 수 있다.

그동안 연구팀은 한우의 반추위에서 분리한 미생물인 맨하이미아의 대사회로를 조작해 숙신산을 생산하는 연구를 지속해 왔다.

연구팀은 이번 연구에서 숙신산 전환에 핵심역할을 하는 효소 구조를 밝히고 단백질 공학을 통해 효소 성능을 개선했으며, 이때 전체 대사회로 최적화에 연계시키는 시스템 대사공학을 수행했다.
 
이를 통해 포도당, 글리세롤, 이산화탄소를 원료로 ℓ당 134g의 높은 농도로 숙신산을 생산하고 시간 21g에 달하는 매우 효율적인 공정을 구축했다. 이는 세계 최고의 효율성을 지닌 숙신산 생산공정이다. 지금까지는 일반적으로 시간당 1~3g이 최고 수준이었다.

 KAIST 이상엽 특훈교수는 "화학산업의 플랫폼 화학물질로 사용되는 숙신산을 더 효율적으로 생산할 수 있는 기술"이라며 "환경친화적인 바이오화학 산업으로의 전환에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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