한국생명공학연구원 합성생물학전문연구단은 인공 유전자회로 기술 개발을 통해 서해안 갯벌유래 미생물 유전체군에서 ε-카프로락탐(나일론모노머)을 합성하는 효소유전자들을 발견했다.

ε-카프로락탐은 나일론 합성섬유를 생산하는 고리구조의 물질이다. 이번 연구 성과는 네이쳐 커뮤니케이션에 지난해 11월 29일 자 온라인 판에 게재됐다.

이 연구는 인공 유전자회로기술을 바이오센서로 이용한 것으로 자연(갯벌 환경)에서 추출한 유전체군(메타게놈)에서 나일론원료를 합성하는 새로운 효소활성이 감지되면 정량적인 형광신호를 내도록 유전자회로를 제작해 미생물 세포에 도입한 것이다.

이번 연구 방법에선 유전자회로를 도입한 세포들을 초미세반응기로 이용해 짧은 시간동안 효소 반응을 진행했다. 사용된 세포들을 세포자동해석·분리장치(FACS)에 1초에 수천 개씩 흘려보내며 높은 형광을 띄는 것을 분리하는 기술로 이 방식은 단일세포 수준에서 일어나는 미량의 활성조차도 고감도로 감지한다.

연구에선 이 기술을 갯벌 메타게놈 분석에 적용, 새로운 방식의 반응으로 ε-카프로락탐을 형성하는 효소 유전자들을 발견했다.

연구팀은 미생물이 주변 환경에 반응하는 과정에 필요한 유전자 발현 촉진 단백질과 DNA조각을 새롭게 조합해 인공적인 유전자회로를 제작하고 이를 세포에 도입해 다양한 생체활성을 정밀 감지하는 생물분석 기술을 발전시켜 왔다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com