KIST, 햇빛·CO₂흡수 아세톤 생산하는 박테리아 개발

우한민 박사 "석유화학 대체로 기후변화 대응 새로운 돌파구 될 것"

박테리아의 유전자를 조작해 햇빛과 이산화탄소(CO₂)로 화학산업 원료인 아세톤(CH₃COCH₃)을 생산하는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 28일 청정에너지연구센터 우한민 박사팀이 빛과 이산화탄소로 대사활동을 하는 시아노박테리아의 유전자를 조작, 햇빛과 이산화탄소에서 아세톤을 직접 생산하는 태양광 세포공장을 개발했다고 밝혔다.

대기중 또는 산업공정에서 나오는 이산화탄소를 포획하고 이를 이용해 석유화합물을 대체할 자원을 생산하는 '바이오리파이너리(Biorefinery) 기술'은 기후변화 대응기술로 세계적으로 활발히 연구되고 있다.

연구진은 시아노박테리아를 이용해 생산할 화합물로 중요한 유기용매나 화학산업 중간원료로 사용되는 물질로 이산화탄소를 고탄소화합물로 전환하고 미생물 배지및 반응기에서 쉽게 분리할 수 있는 아세톤을 선택했다.

시아노박테리아는 경제적으로 대량 배양할 수 있고 세포성장과 생산이 식물보다빠르며 이를 주위 환경을 통해 조절할 수 있다고 연구진은 설명했다.

이들은 유전자 재조합 기술을 이용해 시아노박테리아의 유전자에 아세톤 생성에필요한 효소가 다량 발현되게 하는 특정 유전자를 삽입, 햇빛과 이산화탄소를 흡수해 광합성으로 아세톤을 생산하는 시아노박테리아를 만들었다.

시아노박테리아 세포 내에는 아세톤 생성에 필요한 아세틸코에이(아세틸조효소)가 있지만, 반응속도가 느려 아세톤 대량 생산은 어렵다. 연구진은 여기에 '포스포케톨레이즈'라는 효소 유전자를 삽입, 아세톤 생성효율을 크게 높였다.

이 유전자 변형 시아노박테리아는 1ℓ당 22.48㎎의 아세톤 생산능력을 보였다.

연구진은 이 유전자 변형 시아노박테리아를 햇빛만으로 아세톤을 생산하는 태양광 세포공장이라고 소개하며 이산화탄소 배출 없이 공기 중의 이산화탄소를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경탄소자원화기술로 활용될 수 있다고 설명했다.

우한민 박사는 "이 연구결과는 이산화탄소를 순수하게 줄여나갈 수 있는 기술로바이오화학제품, 바이오연료 생산 등 태양광-바이오리파이너리 기술에 적용될 수 있어 향후 기후변화 대응에 새로운 돌파구가 될 것"이라고 말했다.

미래창조과학부 특화전문대학원 학연협력사업 지원을 받아 고려대 심상준 교수와 공동연구로 진행된 이 연구 결과는 국제학술지 '플랜트 바이오테크놀로지 저널'(Plant Biotechnology Journal, 2월 16일자)에 게재됐다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>