국내 연구진이 서해안 갯벌에서 나일론을 만들어 낼 수 있는 미생물 유전자를 찾아냈다.

한국생명공학연구원 합성생물학전문연구단은 특정 조건에서만 반응이 나타나도록 한 DNA 설계기술인 ‘인공 유전자회로기술’을 개발해 서해안 갯벌에서 나일론을 만들 수 있는 기능을 가진 효소 유전자를 발견했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다.

나일론은 플라스틱, 식품 포장재료, 타이어 코드, 직물 등을 만드는데 사용되는 합성섬유이다. 나일론을 합성하기 위해서는 나일론 원료가 되는 카프로락탐이 있어야 한다. 그런데 카프로락탐은 벤젠으로 만들기 때문에 제조 과정에서 여러 오염물질이 배출될 수 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 친환경적으로 카프로락탐을 생산하는 방법을 찾아왔다.

연구팀은 카프로락탐을 만들어 낼 수 있는 효소단백질을 찾기 위해 카프로락탐을 만나면 형광빛을 내는 유전자 회로 ‘CL-GESS’(씨엘-게스)를 만들었다. 그 다음 서해안 갯벌에서 발굴된 유전체들을 모아놓은 메타게놈 라이브러리를 만든 뒤 씨엘-게스를 장착한 대장균을 만들었다. 카프로락탐을 만들어 내는 효소가 존재하면 형광색을 띄도록 함으로써 입실론(ε)-카프로락탐을 만들어 내는 효소 단백질을 찾아냈다.

새로운 촉매반응을 발견하기 위해서 기존에는 세포배양, 효소반응, 물리화학적 분석이라는 복잡한 과정을 반복해야 했기 때문에 시간이 오래 걸려야 했다. 이번에 개발한 기술은 유전자 회로를 도입한 초미세반응기를 활용했기 때문에 짧은 시간 동안 많은 효소유전자들을 분석할 수 있다는 장점이 있다.

염수진 생명연 박사는 “이번 연구결과는 기존에 잘 알려진 유전자에서도 새로운 부수적 반응이 일어날 수 있음을 보여주는 한편 대량 유전체 자원의 기능을 유전자회로 기술로 빠르게 비교분석할 수 있다는 것을 입증했다는데 의미가 크다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr