‘ACS 합성생물학‘지는 2016년 JCR 기준 합성생물학 분야 상위 9.1%, 영향력지수(IF)가 5.4인 SCI급 학술지다. 김 씨의 두 논문 모두 해당 저널이 자체 집계한 ‘지난 한 달간 가장 많이 읽힌 논문’에 선정됐고 특허를 출원·등록하는 등 연구 우수성을 인정 받았다.
5월 19일자 게재된 김 씨의 논문은 막단백질의 대량 생산 기술 개발에 대한 연구내용이다.
막단백질은 세포막에 존재하는 단백질로서 세포 내 영양분과 생체 신호를 전달하는 중요한 역할을 수행한다. 그러나 막단백질은 세포 내부에 위치한 단백질에 비해 구조가 쉽게 변경되고 금방 분해되어 현재까지 기능이 밝혀진 막단백질은 많지 않다. 대장균의 경우 약 4,288개의 유전자 중 막단백질은 전체 단백질의 약 30%에 해당하는 1,300여 개다. 그 중 기능이 알려진 것은 불과 20% 내외다.
김 씨는 이러한 막단백질을 성공적으로 대량생산하기 위한 연구를 수행, 정밀조절 플랫폼 개발에 성공하였다.
김 씨는 우선 막단백질 생산을 증가시키는데 기여하는 가장 중요한 변이가 젖당 분해 억제 단백질(락 리프레서)에 존재함을 밝혀냈다. 락 리프레서를 이용하면 막단백질 발현에 의한 미생물의 생장 저해를 최소화하면서 생산량을 최대화할 수 있는 것이다. 김 씨는 이 방법을 통해 3종류의 막단백질 발현을 정밀하게 조절하여 생산을 최적화하였다. 이 연구는 상업적인 유용성을 인정받아 국내 특허도 등록한 상태다. 본 논문은 김 씨와 이대희 교수(한국생명공학연구원 캠퍼스)가 공동저자로 이름을 올렸다.
앞서 4월 4일자 게재된 김 씨의 논문은 최근 각광 받는 유전자 가위(CRISPR-Cpf1)의 변형 기술인 ‘크리스퍼 간섭 기술’ 개발에 대한 연구내용이다.
김 씨는 미생물의 유전자를 맞춤형으로 조절하기 위해 유전자가위를 재목적화하여 ‘크리스퍼 간섭 기술’을 새롭게 개발하였다. 김 씨는 새로운 전사 조절 단백질을 제작했다. 그 후 이 단백질을 이용하여 유전자의 발현을 가장 효율적으로 조절하는 법칙을 세계 최초로 발견하였다. 이 법칙을 적용하여 대장균의 플라스미드 혹은 게놈의 유전자를 성공적으로 조절하였다. 뿐만 아니라 유전자의 동시 조절도 가능함을 이번 연구에서 증명하였다.
김 씨가 개발한 이 기술은 합성생물학 및 대사공학적 도구로써 미생물을 이용한 유용물질의 생산성 증대에 기여한다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 본 논문은 김 씨가 공동저자로 이대희 교수(한국생명공학연구원 캠퍼스)와 이승구 교수(한국생명공학연구원 캠퍼스)가 교신저자로 참여했다. /문병도기자 do@sedaily.com
김성근 UST 박사과정생/사진제공=UST