김성보 교수, 활발한 연구활동 전개

‘생분해성플라스틱 생산균주의 LMO 위해성 평가 및 상용화 기술’,

‘산업용 바이오안전성 Geobacillus 플랫폼 균주 및 효소 생산 기술 개발’ 연구

 [사진. 김성보 교수]

바이오생활공학전공 김성보 교수는 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘생분해성플라스틱 생산균주의 LMO 위해성 평가 및 상용화 기술’ 연구와 산업통산자원부에서 지원하는 ‘산업용 바이오안전성 Geobacillus 플랫폼 균주 및 효소 생산 기술 개발’ 등 활발한 연구 활동을 펼치고 있다.

먼저 차세대 생분해성플라스틱 소재인 PHA(polyhydroxyalkanoates)의 생산균주 기술 산업화와 의료·화장품 신규 용도에 대한 연구로 PHA는 유일하게 해양에서도 생분해가 일어나는 친환경적 소재로 많은 관심을 받고 있는 소재이다. PHA의 산업적 대량 생산을 위해 개발된 유전자변형미생물 Escherichia coli KCCM802365 균주의 기능 및 독성학적 안전성 연구를 통하여 인체·환경에 미치는 잠재적 위해성 여부를 평가하고, 이를 산업적으로 생산하기 위하여 필요한 LMO(Living Modified Organism) 안전성 심사를 진행하는 연구를 수행한다. 이 연구는 균주의 원천 기술을 보유한 CJ제일제당(주)와의 협력 연구로 수행하게 되며, 성공적인 연구결과를 확보할 경우 국내 최초로 PHA의 산업 생산을 가능하게 한 사례가 된다.

두번째로는 아직까지 필름·포장재 등의 일부 용도로만 주로 적용된 PHA를 바이오메디컬·화장품·생활용품 등 다양한 비식품 분야에 적용하는 용도 확장 연구를 수행한다고 밝혔다. 김성보 교수는 PHA가 가지고 있는 우수한 생분해 특성(안전성)을 이용하여, 다양한 약물을 캡슐화하고 제어방출(controlled release)하는 연구를 통하여, 새로운 고부가가치 의약품 및 의료기구 등의 분야로의 용도 확장에 기여할 수 있다고 전했다.

산업통산자원부가 지원하는 ‘산업용 바이오안전성 Geobacillus 플랫폼 균주 및 효소 생산 기술 개발’ 과제는 국내 환경 유래 내열성 균주·효소 라이브러리(library)의 구축 및 셀프-클론(self-clone) 균주 플랫폼 기술을 확립하고, 이 기술을 통하여 개발된 가수분해 효소를 사용하여 새로운 기능성 펩타이드 소재를 개발하는 연구이다. 일반적인 유전자변형미생물에 비하여 자기유전자를 이식하는 셀프-클론 기술은 유전자재조합식품에 대한 안전성 이슈를 벗어나면서도 생산성 한계를 획기적으로 극복할 수 있는 대안 기술로 최근 많이 거론되고 있다.

한편, 산업용 효소 분야에서 내열성과 내산성을 가진 가수분해 효소는 매우 큰 비중을 차지하고 있으며, 아직까지 대부분의 제품은 Aspergillus, Bacillus 등의 상온 미생물의 개량을 통하여 개발되어 왔다. 본 연구에서는 55~60도의 고온 환경에서 최적 생육 온도를 가지는 Geobacillus stearothermophilus 균주와 이들이 가지고 있는 뛰어난 내열성 효소 자원을 국내 자연 환경 시료로부터 탐색·개량하고, 이를 기반으로 셀프-클론 균주 기술을 개발하고자 한다고 말했다.

나아가 이렇게 개발된 내열성 효소를 단백질에 적용한 새로운 펩타이드 성분을 연구하여, 차별화된 효능의 식품·화장품 소재 개발까지의 확장을 기대할 수 있다고 한다. 이 과제는 이동우 교수(연세대 생명공학과), 이성행 교수(조선대 의대), 이상재 교수(신라대)를 참여 연구진으로 구성하여 수행하고 있다.