생명硏, 다중 유전자 조립 자동화기술 개발…연구기간 획기적 단축

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국생명공학연구원은 합성생물학연구센터 이대희 박사팀이 여러 유전자를 한 번에 빠르고 정확하게 조립할 수 있는 새로운 다중유전자 조립 플랫폼 'EffiModular(Efficient Modular Gene Assembly)'를 개발했다고 21일 밝혔다.

기존에는 유전자를 하나씩 순차적으로 이어 붙인 뒤 단계마다 결과를 확인해야 해 여러 유전자를 동시에 조립하기가 쉽지 않았다.

이 박사팀의 플램폼은 짧은 DNA 서열인 커넥터(Connector)를 활용해 여러 유전자를 마치 레고 블록처럼 한 번에 연결할 수 있도록 설계됐다.

이를 통해 한번의 실험으로 최대 8개의 유전자를 동시에 조립하면서도 80% 이상의 높은 성공률을 확보했고 기존 대비 유전자 조립 효율을 크게 향상시켰다.

연구팀은 EffiModular의 실제 활용 가능성을 검증키 위해 바이오파운드리 자동화시스템에 적용, 항산화 물질이자 기능성 식품 원료인 베타카로틴(β-carotene) 생산과정을 모델로 유전자들의 조합을 다양하게 바꿔보며 실험을 진행했다.
 
시험 결과 단 3일 만에 베타카로틴을 만드는 방식이 조금씩 다른 효모 균주의 120가지 버전을 만들어 내는데 성공했다. 이는 수개월이 걸리던 기존 미생물 설계 방식과 비교하면 연구속도를 획기적으로 단축한 것이다.

또 연구팀은 만든 120종의 균주에서 베타카로틴 생산량을 비교분석한 결과, 특정 유전자(crtI)의 작동 정도가 전체 생산량을 크게 좌우한다는 사실을 확인했다.
   
이를 통해 다른 유전자들이 충분히 활성화돼 있더라도 특정 유전자(crtI)의 발현이 약하면 전체 생산량이 크게 제한되는 것을 규명했다.
 
이번 연구는 신약 후보물질 개발, 친환경 에너지 생산 등 바이오 산업 전반에 걸쳐 미생물 설계에 소요되는 시간을 획기적으로 단축해 줄 것으로 기대된다.

연구 결과는 합성생물학 및 바이오공학 분야 국제학술지 'Trends in Biotechnology' 온라판판에 지난 14일 게재됐다.

이대희 박사는 "EffiModular는 자동화 연구 인프라와 잘 맞도록 설계된 기술로 바이오파운드리 환경에서 고속·대량 실험을 가능케 한다"며 "향후 인공지능 기반 설계기술과 결합할 경우 차세대 바이오연구의 핵심 플랫폼으로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.


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