[ 한국미디어뉴스 기동취재 기자 ]  인천대학교(총장 이인재)는 생명공학부 서명지 교수 연구팀이 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)이라는 산업용 미생물을 활용하여 고부가가치 천연 색소 소재인 박테리오루베린을 세계 최초로 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.

 C50 계열의 카로티노이드 중 하나인 박테리오루베린(Bacterioruberin)은 천연 적색 색소 소재로서, 기존에 널리 알려진 C40 계열의 카로티노이드인 라이코펜(Lycopene) 및 베타-카로틴(beta-Carotene)보다 더 강한 항산화 효능을 가지고 있다고 알려져 있다. 이를 바탕으로 박테리오루베린은 피부 건강 및 노화 방지, 면역 증진 등에 활용이 가능하여 건강기능식품 및 화장품, 의약 소재로 주목을 받고 있다.

 하지만 지금까지 박테리오루베린은 염분이 매우 높은 극한 환경에서 서식하는 극호염성 고균을 통해 극소량만 생산할 수 있어 박테리오루베린이 지닌 뛰어난 효능에도 불구하고 대량 생산에 어려움이 있었다.

 이를 해결하기 위하여 서명지 교수 연구팀은 합성생물학 및 대사공학 기술을 이용하여 박테리오루베린을 생합성하는 새로운 미생물 균주를 개발하고 정밀발효를 통해 이의 생산성을 향상시켰다. 연구팀은 안전성이 이미 입증된 코리네박테리움 글루타미쿰의 기존 대사 경로를 재설계하고 여기에 극호염성 고균인 할로페락스 마리눔(Haloferax marinum)의 박테리오루베린 생합성 핵심 유전자(lyeJ, crtD, cruF)를 주입하여 균주를 구축한 후 유가식 발효(Fed-batch fermentation)를 통해 9.74 mg/L 수준의 박테리오루베린 생산성을 확임함으로써 추후 박테리오루베린의 산업화 가능성을 제시하였다.

 이번 연구를 이끈 인천대학교 생명공학부 서명지 교수는 “이번 연구는 세계 최초로 코리네박테리움 글루타미쿰이라는 산업 미생물을 활용하여 박테리오루베린을 생산하였다는 점에서 첫 번째 큰 의의”가 있고 “안전한 산업 미생물로 값비싼 천연 희귀 색소 소재를 생산함으로써 기능성 바이오 소재의 생산 패러다임을 바꾸었다는 점에서 두 번째 큰 의의”가 있다고 밝혔다.

또한 서명지 교수는 “친환경 미생물 정밀발효 공정을 통해 지속가능한 고부가가치 소재의 공급이 가능하게 된 만큼 향후 건강기능식품 및 화장품 등 다양한 산업 분야에서 박테리오루베린이 널리 활용될 것을 기대하며 향후 생물공정의 최적화를 통해 박테리오루베린의 생산성을 더욱 높이는 추가 연구를 계속 이어갈 계획”이라고 밝혔다.

해당 연구 결과는 조의상 박사(미네소타 대학교 박사후 연구원) 및 황치영 학생(인천대학교 박사과정 대학원생)이 공동 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지인 바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology)에 5월 12일자로 게재되었다.

 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 개인기초연구사업의 ‘정밀발효 기반 코리네박테리움 글루타미쿰 시스템 재설계를 통한 근감소 완화 C50 카로티노이드 식의약 소재 개발' 과제(과제 책임자 인천대학교 서명지 교수)의 지원을 받아 수행되었다.