방두희 교수팀, ‘네이처 메서드(Nature Methods)’지 논문 게재



화학과 방두희 교수 연구팀이 다수의 유전자를 빠르게 조작할 수 있는 기술을 개발했다. 지금까지 12개 유전자를 조작하려면 최소 1년이 걸렸던 것을 단 4일로 단축한 것이다.
연구팀에서 개발한 미생물 게놈의 초고속 엔지니어링을 위한 기반 기술의 개발과 이를 응용한 바이오 케미컬 생산에 관한 연구결과는 4월 9일 국제적 학술지인 ‘네이처 메서드(Nature Methods)’지(IF=20.7) 온라인 판에 게재됐다. ‘네이처 메서드’는 세계 최고 과학전문지 ‘네이처(Nature)’의 자매지로 네이처 출판그룹(NPG)에서 발행하는 바이오테크놀로지 분야 최고 권위의 학술지이다.
본 연구는 바이오 케미컬, 또는 바이오 연료 생산을 위한 맞춤형 미생물 균주 제작을 빠른 속도로 구현할 수 있는 원천기술이라는 점에서 관련 생명산업 전반에 커다란 파급 효과가 있을 것으로 기대된다. 기존에는 특정 게놈 위치의 유전자를 조작하기 위해서 수개월의 시간이 소요되었기 때문에, 바이오 케미컬 생산을 위한 맞춤형 균주 제작에 오랜 시간이 소요되는 한계가 있었다.
이러한 기존 연구의 한계를 극복하기 위해, 방두희 교수 연구팀은 미국 하버드 의과대학의 죠지 처치(George Church) 연구진과의 공동 연구를 통해, 게놈 상에서 조작하고자 하는 여러 유전자 위치들을 동시 다발적으로 변형시키고 변형된 게놈을 빠르게 선별하는 다중 위치 게놈 엔지니어링 기술을 개발했다.
또한, 연구진은 초고속 게놈 엔지니어링 기술을 이용하여 대장균의 특정 대사경로에 위치하는 12개 유전자 조작을 단 4일 만에 수행함으로써, 산업적으로 중요한 염료인 인디고(indigo)와 항 백혈병 인자인 인디루빈(indirubin) 생산을 증진시키는 데 성공했다. 이러한 맞춤형 균주 생산을 위한 게놈 엔지니어링 기술은 관련 생명 산업에 적용될 기반 기술로 평가된다.
본 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 주관하는 ‘글로벌 프론티어 연구개발사업’의 ‘지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구단’과 농촌진흥청 주관 ‘차세대 바이오그린 21사업’의 ‘시스템 합성 농생명 공학 사업단’의 지원으로 수행되었으며, 우리대학교 화학과의 김황범 박사과정 학생이 하버드 의과대학의 해리스 왕(Harris Wang)씨와 함께 제1 저자로 연구를 수행했다.