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KAIST 연구팀이 ‘숙신산’의 생산성을 기존 대비 2배가량 끌어올리는 데 성공했다.

숙신산은 플라스틱 원료와 식품·의약품 등의 합성에 사용되는 산업 기반 화학물질의 일종이다.

미생물 배양을 통한 숙신산 생산은 이산화탄소 저감(탄소중립)에 기여한다.
다만 낮은 생산수율 등 기술적 난제는 숙신산을 상업적으로 생산하는 데 방해 요소로 작용한다.
연구팀의 숙신산 생산성 향상 결과에 의미를 부여할 수 있는 대목이다.

KAIST는 생명화학공학과 김지연 박사과정생과 이종언 박사 등 이상엽 특훈교수 연구팀이 마그네슘(Mg2+) 수송 시스템을 최적화해 고효율 숙신산 생산 균주를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

앞서 연구팀은 미생물 발효 과정 중 수소 이온 농도(pH) 조절을 위해 사용되는 알칼리성 중화제가 숙신산 생산에 미치는 영향을 파악하고, 최적화된 중화제를 선정했다.

또 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 포함된 중화제를 사용, 마그네슘이 미치는 생리학적 영향을 분석해 세포 성장과 숙신산 생산에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다.

연구팀은 한우의 반추위에서 분리한 미생물인 ‘맨하이미아(Mannheimia)’ 안에 존재하는 마그네슘 수송체인 corA 유전자를 규명하고, 다양한 마그네슘 수송체를 도입해 마그네슘의 수송 능력도 높였다.

특히 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica) 균에서 유래한 고효율 마그네슘 수송체를 도입해 시스템을 최적화한 결과 152.23g/L의 숙신산을 생산할 수 있었다.

이때 최대 생산성은 39.64g/L/h로, 기존 대비 생산성이 2배가량 늘었다.
이는 현재까지 보고된 숙신산 생산성 수치 중 세계 최고 수준이다.

연구팀은 현재까지 진행된 연구결과를 토대로 숙신산 생산성 수치를 지속해 경신하는 중이다.

이 특훈교수는 “이번 연구는 숙신산 생산의 새로운 표준을 제시하고, 생물 기반 화학물질의 경제성을 크게 높일 수 있는 잠재력을 확인했다는 점에서 의미를 갖는다”며 “연구팀은 이번 연구가 지속 가능한 바이오화학 산업의 발전에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 석유 대체 친환경 화학기술개발사업의 ‘바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.
연구결과는 국제 학술지 `미국 국립과학원 회보(PNAS)' 9월 6일(현지시간)자에 게재됐다.