한국광기술원(원장 서기웅)은 세계김치연구소(김치연·소장 장해춘)와 빛의 파장에 따라 유산균의 유전자 발현과 생리·대사 반응이 달라지는 현상을 규명하며 광기술과 바이오·식품미생물 분야의 융합연구 성과를 창출했다고 27일 밝혔다.
한국광기술원의 광원·광조사 기술과 세계김치연구소의 식품미생물·발효 연구 역량을 결합한 공동연구 성과로, 미생물학 분야의 국제학술지 'BMC Microbiology'에 게재됐다.
이번 연구는 김치 발효의 핵심 일꾼인 유산균 '락티플란티바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum)'을 대상으로 470㎚(청색), 525㎚(녹색), 630㎚(적색) 발광다이오드(LED)를 조사하고, 전사체 분석을 통해 파장별 유전자 발현과 생리·대사 반응을 비교·분석한 연구다.
분석 결과, 동일한 광에너지라도 파장에 따라 유산균의 대사 반응이 판이하게 다르게 나타났다. 적색광과 녹색광은 탄수화물 및 아르기닌 대사 관련 유전자에 변화를 준 반면, 청색광은 스트레스 반응 및 세포 성장 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 확인됐다.
연구팀은 이번 결과가 단순한 미생물 성장의 변화를 넘어, 광원의 파장 자체가 미생물의 생리적 반응을 조절하는 핵심 요인임을 분자 수준에서 입증했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.
최근 바이오산업이 첨단 기술과의 결합으로 고도화되는 가운데, 이번 성과는 한국광기술원이 보유한 원천 광기술을 바이오·식품미생물 분야에 접목해 생물학적 반응을 정밀하게 제어할 수 있는 가능성을 열었다. 이는 광기술과 바이오헬스 기술의 융합을 통한 새로운 기술 분야를 발굴하고, 연구 성과를 산업적 활용으로 확장하려는 한국광기술원의 방향성과도 맞닿아 있다.
안선희 한국광기술원 AI바이오헬스연구센터장은 “동일한 광에너지라도 파장에 따라 유산균의 유전자 발현과 대사 반응이 다름을 확인했다”며, “광원 및 광조사 기술을 바이오·식품미생물 분야와 접목해 빛을 활용한 생물학적 반응 제어 기술의 가능성을 지속해서 확대해 나가겠다”고 밝혔다.
이종희 세계김치연구소 책임연구원은 “식품 발효의 핵심인 유산균의 파장별 생리반응을 이해한 이번 연구는 향후 식품미생물 연구와 광기술 융합을 위한 소중한 자료가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
한국광기술원은 이번 연구를 계기로 광원·광소자·광조사 기술과 바이오헬스 및 식품미생물 분야의 융합 연구를 확대할 방침이다. 파장별 반응 데이터를 축적해 바이오 분야에서 활용 가능한 광기술의 적용 영역을 적극적으로 넓혀갈 예정이다.
이번 연구는 안선희 센터장의 중견연구과제 성과와 세계김치연구소 연구사업을 바탕으로 이뤄졌다.
전남광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
