[대학저널 오혜민 기자] KAIST(한국과학기술원)는 생명과학과 조병관(사진) 교수 연구팀이 산업 부생가스 등으로 대량 발생하는 고농도의 일산화탄소를 고부가가치 바이오케미칼로 전환할 수 있는 생체촉매 기반 C1 바이오 리파이너리 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
연구팀은 아세토젠 미생물을 생체촉매로 활용한 C1 가스 바이오 리파이너리 기술을 개발했다. 이 미생물들은 혐기성 미생물들로 우드-융달 대사회로라는 독특한 대사회로를 이용해 C1 가스로부터 아세트산을 만드는 미생물로 알려져 있다.
연구팀은 아세토젠 미생물 중 하나인 유박테리움 리모좀 균주를 고농도 일산화탄소 조건에 지속적으로 노출해 일산화탄소에 대한 내성이 뛰어난 돌연변이체(ECO2)를 발굴했다.
해당 돌연변이체는 일산화탄소가 약 60% 이상 포함된 합성가스 조건에서 야생형 미생물보다 약 6배 정도 빠른 성장 속도를 보였다. 이러한 성장 속도는 현재까지 보고된 아세토젠 미생물 중 고농도 일산화탄소 조건(CO 함량 60% 이상)에서 전 세계에서 가장 빠른 속도다.
연구팀은 돌연변이 미생물의 유전체 서열분석을 통해 아세틸 조효소 A 합성 단백질(acetyl-CoA synthase)을 암호화하는 유전자(acsB) 내 돌연변이가 발생한 것을 규명하고, 인공지능(AI) 기반의 구조예측을 통해 이러한 변이가 일산화탄소 내성과 고정률 향상을 유도했음을 밝혔다.
조 교수는 “산업공정과정에서 발생하는 C1 가스는 일산화탄소와 이산화탄소 등의 혼합가스로, 이를 미생물이 이용하기 위해서는 일산화탄소에 대한 내성과 전환율 향상이 필수적”이라며 “고효율 C1 가스 전환 생체촉매 연구는 C1 가스 바이오 리파이너리의 핵심 원천기술로 다양한 산업현장에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
KAIST 생명과학과 진상락(석박사통합과정), 강슬기(박사과정)씨가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 화학공학저널 6월 22일자 온라인판에 게재됐다.
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