전남대학교 염수진 교수 연구실

연구실 개요

전남대학교 생명과학기술학부 합성생물학 연구실 (Synthetic biology lab)은 2020년 1월에 오픈하여, 현재 다양한 고부가가치 물질 생산용 단백질효소/미생물을 개발하는 연구를 진행 중이다. 구체적으로, 신규 효소 발굴 및 개량, 합성생물학기반의 바이오센서 기반의 신규 효소 발굴 및 인공진화를 연구하고 있다. 현재 집중적으로 하고 있는 연구내용은 C1 가스 부가가치 증대를 위한 C-C 결합 생성용 생 촉매 시스템 개발과, 플라스틱 생분해 미생물/인공효소 탐색 및 발굴 연구를 진행 중이다.

주요 연구내용 소개

1. C1 가스의 고부가화를 위한 바이오 전환용 효소 탐색 및 발굴

본연구실에서는, 미생물 유래의 C1 가스 전환효소 개발 및 탄소수를 증가시키는 C-C 결합 생성용 관련효소군의 특성 조사/활성개량 및 반응기작 연구를 진행하고 있다.
 - C1 가스중에서 메탄 및 부생산물인 메탄올, 포름알데히드등의 C1 화합물의 바이오전환을 위한 methane monooxygenase, p450 monooxygenase,
   methanol dehydrogenase등 신규 효소군 발굴 및 개량
 - 미생물 유래의 C-C 결합 생성용 관련효소군의 특성 조사/활성개량 및 반응기작 연구 : C-C 결합 생성용 관련효소군들의 확보 및 활성개량
 - 미생물 유래의 C-C 결합 생성용 관련효소들을 이용한 고부가가치 물질 생합성 및 미생물내 적용 : 개량된 C-C 결합 생성용 관련효소를 적용하여
   C1가스 전환 재조합 미생물 시스템의 구축 및 C1 가스의 생물학적 전환을 통하여 고부가가치 화합물 생합성에 관한 기반기술 확립

2. 합성생물학 기반의 효소개량용 바이오센서 개발 및 이를 이용한 초고속 효소 탐색 및 인공진화

본연구실에서는 전사조절인자 기반의 바이오센서를 이용하여 특정화합물 감지 및 특정 효소활성을 측정하여, 이를 이용한 신규미생물/효소 개발 및 인공진화에 대한 연구를 하고 있다.
 - C1 케미컬 감지 바이오센서 및 이를 이용한 C1케미컬 전환효소 인공진화
 - 플라스틱 분해 후 모노머 감지 바이오센서 개발
 - 식물호르몬 감지 바이오센서 개발

3. 플라스틱 분해 신규미생물/인공효소 발굴/개발 및 HTS 구축

본 연구실에서는 플라스틱 분해용 미생물/효소 탐색을 목표로 연구를 진행하고 있다.
 - 플라스틱 중 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌의 C-C 결합 분해 미생물/효소 탐색
 - 플라스틱의 C-C 결합 분해 효소 특성 조사 및 분해능 검증
 - 합성생물학 기반의 플라스틱 모노머 (장쇄 알칸), 분해산물 감지 및 분해효소 탐색용 바이오센서 개발

4. 의약, 천연물, 케미컬 생산 신규 바이오 촉매/합성경로 발굴

미생물 기반으로 한 바이오 촉매를 이용하여 화학합성으로는 어려운 고부가가치 물질을 효소/미생물을 이용한 생산 연구를 진행하고 있다. 합성경로를 인공적으로 설계하여 단백질 활성을 증폭 시킬 수 있도록 유도된 진화 (directed evolution) 방법과 합리적인 디자인 (rational design) 방법으로 단백질 및 효소 개량 연구를 진행하고 있다. (Target: C1 가스 전환 효소, 플라스틱 분해 효소 및 미생물, 의약품 전구체 생합성 효소 등이 있다.)

연구실 구성원

합성생물학 연구실은 염수진 교수님을 비롯하여 박사후 연구원 1명, 석사과정 학생 3명, 학·석사 연계과정 학생 3명, 연구원 1명으로 총 9명의 실원으로 구성되어 있다. 현재, 연구재단의 C1 가스 리파이너리 사업단의 C1 바이오 촉매 과제 (2018.3-2023.2), 2020-2022년 연구재단 신진연구사업 (2020.3-2023.2)에 참여하고 있다.