바이오 화합물∙산업용효소∙의약품 생산 적용 원천기술, 효율 획기적 향상 기대
서울대학교 공대 화학생물공학부 서상우 교수 연구팀은 지난 5일 바이오 의약품부터 산업용 효소 생산, 탄소중립을 위한 바이오리파이너리 효율성을 크게 향상시키는 데 적용 가능한 미생물 기반 단백질 고품질 생산 유전자 발현 시스템 설계 원천 기술을 개발했다고 밝혔다.
서상우 교수팀이 새롭게 개발한 단백질 품질관리 시스템은 기존의 발현시스템을 이해하고 새롭게 발굴된 생물학적 부품들을 재설계함으로써 비손상 mRNA만을 주형으로 사용하게 만드는 고품질 단백질 생산 시스템이다.
재설계된 발현시스템에서는 전사과정이 끝나야 3' 말단의 cis-trigger가 노출되고 바로 이 cis-trigger가 동일한 mRNA 5' 말단의 구조를 풀어주면서 단백질 합성이 시작된다. 이때 mRNA는 5' 말단 서열의 일부와 3' 말단 서열의 일부가 결합한 상태로 원형이 된다.
서상우 교수팀에 따르면 새로운 유전자 발현 시스템인 ProQC 시스템을 다양한 단백질에 적용해 본 결과 개발된 DNA 카세트를 적용한 미생물이 온전한 길이의 단백질을 150%~250%가량 더 많이 합성했다. 자연적 발현 시스템에서 불완전 단백질이 많이 합성될수록 개선 효과가 더욱 뚜렷하게 나타났다.
서상우 교수는 "이 연구에서 개발한 유전자 발현 시스템은 미생물 스스로 고품질의 단백질만 선택적으로 합성하게 만든다"며 "기존의 재조합 단백질 생산 전략에 한 단계 더 추가할 수 있는 새로운 기술이다"고 말했다.
그렇기 때문에 "미생물 세포공장 기반의 바이오 의약품, 산업용 효소 등을 포함하는 재조합 단백질과 탄소중립을 위한 바이오 화합물 생산공정의 경제성과 효율성을 획기적으로 향상시킬 것이다"고 강조했다.
지난 2월 5일 해당 연구결과는 과학 전문지인 '네이처 화학 생물학' 온라인을 통해 공개됐다. 이번 연구성과는 한국연구재단의 바이오, 의료기술 개발 Korea Bio Grand Challenge 사업, C1 가스 리파이너리 사업, 기초연구실지원사업 등의 지원을 받아 수행됐다.