이상엽 KAIST(한국과학기술원) 특훈교수팀은 시스템생물학·합성생물학·진화공학을 융합한 '시스템 대사공학'이라는 새로운 기술 체계를 확립, 미래의 석유화학산업 '바이오 리파이너리' 시대를 앞당기게 됐다. '바이오 리파이너리'란 해조류나 비식용 생물자원과 같은 바이오매스를 원료로 이용해 여러 제품을 생산하는 개념이다.

석유화학산업에서 원유 정제를 통해 여러가지 제품을 생산하는 것과 같은 맥락이다. 시스템 대사공학은 세포 기반의 각종 데이터를 통합해 생리 상태를 다차원에서 규명하고, 이 정보를 바탕으로 맞춤형 대사조절을 함으로써 고효율 미생물 균주를 개발하는 기술이다.

이 기술을 활용할 경우 미생물을 게놈 수준에서 동시다발적으로 관찰·조작이 가능해 미생물 성능 개선을 위한 시간과 노력을 획기적으로 줄이고, 활용 가능성을 극대화 할 수 있다. 그동안 기후변화, 자원고갈 등의 문제를 해결하기 위한 방안으로 바이오 리파이너리에 대한 연구가 학계를 중심으로 활발히 진행돼 왔다.

관련 연구자들은 과거 20년간 발전돼온 대사공학을 중심으로 미생물을 활용한 바이오매스의 활용가능성을 높여왔다. 그러나 아직 바이오매스로부터 여러 가지 바이오 화학물질과 소재들을 생산하기 위해서는 이들을 생산하는 미생물 성능을 획기적으로 개선해야 하는데, 기존 대사공학 연구는 주로 직관적인 방법으로 진행돼 많은 노력과 시간이 필요한 한계가 있었다.

논문 제1저자인 이정욱 KAIST 박사는 "시스템 대사공학을 통해 미생물의 성능을 획기적으로 향상시키는 기법을 최근의 연구흐름을 중심으로 전망하고 제시했다"며 "앞으로 바이오 리파이너리 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다"고 연구 의의를 밝혔다.

한편 이 교수팀이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부 글로벌프론티어사업 차세대 바이오매스연구단(단장 양지원 KAIST 교수)의 지원을 받아 수행됐다.