김상섭 기자
합성생물학 및 정밀발효 기반 산업 미생물인 코리네박테리움 글루타미쿰 활용 고부가 항산화 소재인 박테리오루베린 생산 과정의 모식도.(사진= 인천대 제공)
(뉴스통신=김상섭 기자) 인천대 교수연구팀이 박테리오루베린을 세계 최초로 생산에 성공해 주목받고 있다.
2일 인천대학교(총장 이인재)는 서명지 교수 연구팀이 합성생물학 및 정밀발효기반산업 미생물활용 고부가항산화 소재인 박테리오루베린을 세계최초로 생산에 성공했다고 밝혔다.
인천대 생명공학부 서명지 교수 연구팀이 세계 최초로 생산한 박테리오루베린은 고부가가치 천연색소 소재다.
특히, 박테리오루베린 생산은 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)이라는 산업용 미생물을 활용해 이뤄졌다.
C50 계열의 카로티노이드중 하나인 박테리오루베린(Bacterioruberin)은 천연 적색색소 소재다.
기존에 널리 알려진 C40 계열의 카로티노이드인 라이코펜(Lycopene) 및 베타-카로틴(beta-Carotene)보다 더강한 항산화 효능을 가지고 있다고 알려져 있다.
이를 바탕으로 박테리오루베린은 피부건강 및 노화방지, 면역증진 등에 활용이 가능해 건강기능식품 및 화장품, 의약소재로 주목을 받고 있다.
그러나, 지금까지 박테리오루베린은 염분이 매우높은 극한환경에서 서식하는 극호염성 고균을 통해 극소량만 생산할 수 있어, 뛰어난 효능에도 불구하고 대량생산에 어려움이 있었다.
이를 해결하기 위해 서명지 교수 연구팀은 합성생물학 및 대사공학 기술을 이용해 박테리오루베린을 생합성하는 새로운 미생물균주를 개발하고 정밀발효를 통해 생산성을 향상시켰다.
연구팀은 코리네박테리움 글루타미쿰을 재설계하고 극호염성고균인 할로페락스 마리눔(Haloferax marinum)의 박테리오루베린 생합성핵심 유전자(lyeJ, crtD, cruF)를 주입했다.
이어, 균주를 구축한후 유가식 발효(Fed-batch fermentation)를 통해 9.74 mg/L수준의 박테리오루베린 생산성을 확임함으로써 추후 박테리오루베린의 산업화 가능성을 제시했다.
이번 연구를 이끈 인천대 생명공학부 서명지 교수는 “이번 연구는 세계최초 코리네박테리움 글루타미쿰 산업미생물을 활용. 박테리오루베린을 생산했다는데 첫 의의”가 있다고 말했다.
이어, “안전한 산업미생물로 값비싼 천연 희귀색소 소재를 생산함으로써 기능성 바이오소재의 생산패러다임을 바꿨다는 점에서 두 번째 큰 의의”가 있다고 강조했다.
또, “친환경미생물 정밀발효공정을 통해 고부가가치소재 공급이 가능케된 만큼, 건강기능식품 및 화장품 등 다양한 분야에서 박테리오루베린이 널리활용될 것을 기대된다”고 밝혔다.
그러면서, “생물공정의 최적화를 통해 박테리오루베린의 생산성을 더욱 높이는 추가 연구를 계속 이어갈 계획”이라고 덧붙였다.
이번 연구결과는 조의상 박사(미네소타대 박사후 연구원) 및 황치영 학생(인천대 박사과정 대학원생)이 공동 제1저자로 참여했다.
그리고, 국제 학술지인 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)에 지난달 12일자로 게재됐다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 개인기초연구사업의 C50 카로티노이드 식의약 소재 개발'과제(과제 책임자 인천대 서명지 교수)의 지원을 받아 수행됐다.
