울산대학교 “시스템유전공학 연구실” (홍순호 교수)

연구실 개요

시스템유전공학 연구실 (Systems Genetic Engineering Lab) 에서는 시스템생물학 및 대사공학의 전략을 응응하여 다양한 바이오리파이너리 대사산물을 생산하는 바이오시스템의 개발연구를 진행 중이다. 그리고, 미생물의 바이오센서시스템을 개량하여 온실가스이자 재생 자원인 C1 (메탄, 일산화탄소) 화합물의 주요 생산 대사산물 메탄올을 인식하는 바이오센서 시스템을 개발하는 연구도 진행하였다. 바이오리파이너리 연구의 경우 합성단백질 스템폴드 전략을 통하여 균주의 대사회로를 개량하는 연구를 진행하였으며, 이를 통하여 감마아미노부틸산, 이타콘산, L-세린 등의 주요 바이오리파이너리 대사산물을 생산하는 바이오시스템을 구축하고 있다. 전기 자동차의 핵심부품인 배터리의 주요 부품인 리튬 이차 전지의 수요가 급증함에 따라 이에 활용되는 리튬, 코발트, 망간 등의 회토류를 회수하는 바이오공정의 개발연구도 진행 중이다.

주요 연구내용 소개

1. 바이오리파이너리 고효율 균주 제작

이타콘산은 석유화학제품 원료로 만들어지지만, 재생 가능한 원료로부터도 가능해 이상적인 바이오 기반 플랫폼 화학물질로 간주되고 있다. 합성스케폴드 전략을 도입하여 탄소원으로부터 이타콘산을 고수율&고효율로 생산하는 재조합대장균 시스템 제작을 수행하였다 (그림 1). 이타콘산 대사회로와 경쟁하는 초산, 젖산 대사회로등이 제거된 다양한 돌연변이 균주를 이용한 이타콘산 생산연구를 수행하였다. 그 결과 pflB, poxB, ldhA, frdB, adhE 다섯 개의 유전자가 제거된 XBM5 균주가 최고의 이타콘산 생산능을 보여주었다 (그림 2).

감마 아미노뷰티르산(γ-Aminobutyric acid, GABA)은 아미노산의 일종으로 차세대바이오폴리머인 Nylon 4의 전구체로서 새로운 관심을 얻고 있다. 합성단백질 스케폴드시스템을 도입한 재조합대장균을 제작하고, 이의 발효조건을 최적화하여 포도당으로부터 직접 GABA를 생산하는 균주를 성공적으로 제작하였다 (그림 3).

2. 고부가 메탈회수 바이오시스템 제작

전기 자동차 수요 증가로 전기 자동차 배터리 주요 소재인 Lithium, Nickel, Cobalt, Manganese 등 소재 수요 증가로 전망되고 있다. 금속자원 활용성을 확보하기 위하여 망간, 코발트 등의 중금속을 선택적으로 흡착하는 재조합 균주제작 연구를 수행하였다 (그림 4).

지속적인 전기 자동차의 사용량 증대에 따라 리튬 이차 전지 공급이 가능하도록 폐배터리로부터 고효율의 리튬 회수 기술의 개발이 요구되고 있다. 선택적 리튬흡착 펩타이드를 세포표면에 발현하여 폐배터리로부터 리튬을 회수하는 생물학적 시스템 개발연구를 수행하고 있다 (그림 5).

연구실 현황

시스템유전공학 연구실은 홍순호 교수님을 비롯하여 박사과정 학생 4명, 학사과정 학생 2명으로 총 7명의 실원으로 구성되어 있다. 현재, SCI 급 논문 85건 게재, 특허출원 14건 및 등록 7건, 기술이전 2건 등의 우수한 연구 실적을 올리고 있다. 특히 과학기술정보통신부 지원사업으로 국내 최대 규모의 "C1 가스 리파이너리 사업단“에 참여 중이다.