KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀은 세계 최초로 미생물을 이용해 1,3-다이아미노프로판을 생산하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

1,3-다이아미노프로판은 에폭시 수지의 가교제와 의약·농약제품 제조에 쓰이는 핵심 화학물질로, 중합반응을 통해 의료용 접착제 및 엔지니어링 플라스틱 등으로 이용되는 나일론(폴리아마이드)을 제조할 수도 있다.

현재 이 물질은 석유를 통해서만 생산된다.

하지만 석유란 자원이 한정돼 있는 데다 이를 이용할 경우 환경문제를 유발하는 문제점을 갖고 있다.

이 교수팀은 이런 문제를 해결하기 위해 친환경적인 1,3-다이아미노프로판 생산 연구에 나서 이번에 대량 생산할 수 있는 원천기술을 개발하게 됐다.

연구팀은 자체적으로 1,3-다이아미노프로판을 생산할 수 없는 대장균의 문제점을 해결하기 위해 '시스템 대사공학'을 이용했다.

시스템 대사공학은 세포 전체 대사회로를 정량·정성적으로 분석한 뒤 시스템 수준에서 총체적으로 조작해 원하는 화합물을 대량 생산하는 기술이다.

연구팀은 외래 미생물의 1,3-다이아미노프로판 생산 대사회로를 컴퓨터 가상세포에 도입해 가장 효율적인 대사회로를 결정한 뒤 이 대사회로를 실제 대장균에 도입해 1,3-다이아미노프로판 생산하고 마지막으로 시스템 대사공학을 통해 생산량을 21배 정도 늘렸다.

그런 다음 최종 발효를 통해 배양액 1ℓ당 13ｇ의 1,3-다이아미노프로판을 생산하는 데 성공했다.

이 기술을 적용하면 재생 가능 비식용 바이오매스를 이용해 1,3-다이아미노프로판을 대량 생산할 수 있어 기존 석유 기반의 화학산업을 대체할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.

이 교수는 "이번 연구는 지속가능한 자원인 바이오매스로부터 1,3-다이아미노프로판을 대량 생산할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 큰 의미를 갖는다"며 "더 많은 연구를 통해 생산량을 늘려 나가겠다"고 말했다.

미래창조과학부의 '기후변화 대응 기술개발사업의 지원'을 받아 수행된 이번 연구 결과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트' 11일자에 실렸다.