한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 루테인을 대량 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발했다고 13일 밝혔다.
루테인은 자외선과 산화 손상으로부터 눈을 보호하며, 노안과 백내장 예방 효과가 있어 건강기능식품으로 널리 활용되고 있다.
현재 시판되는 루테인은 주로 금잔화(marigold) 꽃에서 추출해 공급되는데, 넓은 경작지와 긴 재배기간이 필요해 산업적으로 활용하기 쉽지 않다.
이 때문에 미생물을 이용한 루테인 생산 시스템에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
연구팀은 앞서 2022년 미생물 대사회로를 조작하는 기술인 대사공학을 이용해 대장균 내 루테인 생산 대사회로를 구축한 바 있다.
다만 부산물 생성이 많고 루테인 축적량이 제한되는 한계가 있었다.
루테인 합성 대사경로에서 특정 병목 단계로 인해 대사 흐름이 원활하게 진행되지 못했기 때문으로 분석된다.
연구팀은 '전자 채널링'(electron channeling·특정 효소 반응을 보다 빠르고 효율적으로 일어나게 하기 위해 전자가 효율적으로 이동하도록 경로를 제어하는 기술) 전략을 통해 루테인 대사반응을 개선했다.
이를 통해 기존 대비 루테인 생산성이 획기적으로 향상된 '코리네박테리움 글루타미쿰'(Corynebacterium glutamicum) 균주를 개발했다.
값싼 포도당을 에너지원으로 사용하기 때문에 친환경적이고 효율이 높다.
연구팀은 해당 균주를 이용해 54시간 만에 1.78/ℓ의 루테인을 생산하는 데 성공했다.
기존 식물이나 미세조류에서 루테인을 추출하는 기존 방식보다 훨씬 빠르고 생산성이 높다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 이상엽 특훈교수 교원창업기업인 실리코바이오를 통해 기술사업화를 추진할 예정이다.
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<연합뉴스>