KAIST, 바이오매스에서 '헴' 생산하는 기술 개발

글자 작게 글자 크게 인쇄하기

KAIST(총장 신성철)가 생명유지에 필수적인 '헴(haem)' 생산량을 늘리는 기술 개발에 성공했다. 헴을 이용한 의약품, 식품 첨가물, 건강 보조제 등 산업 확장을 가능하게 하는 기반을 마련했다.

KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수팀이 대장균을 발효시킨 바이오매스로부터 헴을 생산하고 세포 밖으로 분비하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

대장균을 이용한 헴 생산 및 세포외 분비 개념도
<대장균을 이용한 헴 생산 및 세포외 분비 개념도>

헴은 산소를 운반하는 헤모글로빈, 세포 호흡에 필수적인 사이토크롬과 같은 단백질이 기능하는데 핵심 역할을 한다. 이 때문에 고급 철분제나 약물로 쓰인다. 고기 맛을 내는 핵심 요소이기도 해 첨가물 활용도도 높다.

문제는 추출 효율이 떨어진다는 점이다. 기존에는 동물 혈액이나 일부 식물 조직에서 헴을 소량 얻었다. 이후 대장균에서 헴을 얻는 방법이 나왔지만, 세포 안에 헴이 축적되면서 생산량이 제한적이었다. 헴을 고농도 생산하면서 세포 바깥으로 분비 정제하는 시스템 개발이 필요한 상황이다.

연구팀은 헴 생합성 회로를 재구성 해 생산력 증대의 기반으로 삼았다. 새로운 생산 기반인 'C5 대사회로'를 이용, 헴 생산 전단계 물질인 '5-아미노레불린산'을 생합성하는데 성공했다. 이 과정에서 생산한 헴의 상당수가 세포 바깥으로 분비되는 것도 확인했다.

이상엽 KAIST 특훈교수
<이상엽 KAIST 특훈교수>

또 헴 분비생산 균주도 개발했다. 이 균주는 세포 내 헴을 세포 주변질에 위치한 다른 단백질로 전달하는 '헴 엑스포터'를 과발현시켜 만들었다.

이 교수는 “건강 보조제, 의약품, 식품 첨가물 등 다양하게 활용할 수 있는 헴을 미생물 발효로 고효율 생산했다”며 “생산 헴의 3분의 2 가량을 세포밖으로 분비해 생산 및 정제를 용이하게 했다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com