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대장균으로 휘발유 만든 과학자, 이번에는 페놀 만들었다 목록

조회 : 1616 | 2013-11-13

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  국내 연구진이 대장균을 이용해 페놀을 인공적으로 생산할 수 있는 원천기술을 개발했다. 페놀은 원유를 처리해 얻어내는 석유화학물질로 플라스틱의 일종인 폴리카보네이트, 강력 접착제인 에폭시, 제초제 제조에 쓰인다. 

 

  이상엽 KAIST 특훈교수팀은 30일 대장균의 대사작용(생물체가 몸 밖으로부터 섭취한 영양 물질을 몸 안에서 분해해 생체 성분이나 생명 활동에 쓰는 물질을 생성하는 작용)을 이용해 페놀을 효율적으로 생산하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 앞으로 석유가 고갈돼도 페놀을 인공적으로 계속 만들 수 있다는 점에서 산업계의 관심을 끌고 있다.


   이 교수팀은 대장균 종류에 따라 유전적, 생리적 차이점이 크다는 사실에 착안해 18종의 대장균 균주에 대한 유전자 조작을 시도했다. 일부 대장균은 포도당을 흡수해 몸속에서 ‘타이로신’이라는 물질을 만든 후 페놀을 생성했다.

 

   이 교수팀은 타이로신 생산을 늘릴 수 있는 유전자 체계를 임의로 조작한 결과 ‘BL21’ 이라는 대장균 균주가 페놀을 가장 많이 생산한다는 사실을 알아냈다. BL21은 페놀 독성에 대한 저항성도 가장 강한 것으로 확인됐다.

 

   이 교수팀은 발효공정에서 페놀의 대장균에 대한 독성을 최소화 할 수 있는 특수 발효공정도 새롭게 개발했다. 대장균을 키우는 배양액 속에 물과 섞이지 않으면서도 페놀과 달라붙는 성질을 가진 ‘트리부티린’ 이라는 효소를 넣어 대장균이 받는 페놀 독성을 최소화 했다. 연구진은 이런 공정을 거쳐 포도당 1L 당 3.8g의 페놀을 24시간 안에 생산했다.

 

  페놀은 석유화학공정을 통해 전 세계적으로 매년 800만 t 이상 생산되는 물질이다. 일상생활에 두루 사용되는 물질이어서 전 세계 과학자들이 인공생산 기술을 연구했지만 실용화 수준에 이르지 못했다. 미생물에 대한 페놀 독성이 생산 효율을 낮췄기 때문이다. 포도당 1L를 투입하면 100시간가량 지나 페놀 1g을 얻는 수준이다.  
 

   이 교수는 “미생물에 독성이 있는 화합물도 인공 생산이 가능하다는 것을 보여줬다는 데 의미가 있다”며 “독성에 강한 대장균 균주를 찾아 특수 발효공정을 거치면 다른 석유화학물질의 인공생산도 가능해 질 것”이라고 말했다.
 

  이번 연구 성과는 생명과학 학술지인 ‘바이오테크놀로지’ 11일자 온라인판에 게재됐다.

 

  동아사이언스 대전=전승민 기자 enhanced@donga.com

 

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