산업대장균 유전체 정보 확보…맞춤형 '생체공장' 개발 청신호

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국내 연구진이 산업 대장균 BL21(DE3)의 최신 유전체 정보를 확보했다. 유전체 조작 균주를 활용한 바이오 제품 생산이 탄력받을 전망이다. 산업 대장균은 바이오 산업에 폭 넓게 이용되는 '미니 생체공장'으로 불린다.

윤성호 건국대 시스템생명공학과 교수팀은 유전체와 전사체를 통합 분석해 산업 대장균 최신 유전체 정보를 확보했다고 18일 밝혔다.

유전체는 한 생물의 유전 정보 전체를, 전사체는 한 세포 안에서 발현되는 리보핵산(RNA) 전체를 뜻한다. 연구팀은 둘의 서열 해석, 유전자 분석, 네트워크 구조 연구를 수행했다.

유전체, 전사체 통합 분석 과정
<유전체, 전사체 통합 분석 과정>

산업 대장균은 효소, 항체 등 재조합 단백질과 함께 바이오화학제품, 바이오연료를 생산한다. 이런 산업 미생물은 석유화학을 대체하는 친환경 바이오 제품 생산에 기여한다.

지금까지는 산업 대장균 유전자 기능, 발현 정보가 부족했다. 이 때문에 유전체 조작을 통한 생산 공정 개발이 어려웠다. 유전자 종류와 기능을 밝히고 발현 유전자의 시작, 종결 위치를 찾아내야 했다.

연구팀은 기존 유전자 정보를 업데이트하고, 신규 유전자 37개, 비번역 RNA 66개를 발견했다. 유전체 내 실제 RNA로 발현되는 부분의 위치, 발현 강도 정보를 나타내는 '전사체 맵'을 완성했다.

산업 대장균의 신규 유전자 규명 및 전사체 맵 완성 과정
<산업 대장균의 신규 유전자 규명 및 전사체 맵 완성 과정>

다중 오믹스 통합분석 기술을 사용했다. 오믹스는 유전자, RNA, 단백질, 대사물질 등 생명 현상과 관련된 물질을 통합 분석하는 학문이다. 이는 산업 대장균뿐만 아니라 다른 미생물의 유전체 분석에도 적용할 수 있다.

윤성호 교수는 “바이오 산업에 유용한 산업 대장균의 생체 정보를 확보했다”면서 “유전체 조작을 통한 바이오 제품 생산균주 개발에 기여할 것”이라고 밝혔다.

윤성호 건국대 시스템생명공학과 교수
<윤성호 건국대 시스템생명공학과 교수>

연구 성과는 국제학술지 '뉴클리드 액시드 리서치'에 소개됐다. 윤 교수팀은 미래창조과학부·한국연구재단의 기후변화대응기술개발사업, 농림축산식품부·농림수산식품기술기획평가원의 포스트게놈다부처유전체사업 지원을 받아 연구를 수행했다.

송준영기자 songjy@etnews.com