▲ (왼쪽부터) 신디 프리시리아 박사, 문천우 박사과정, 이상엽 특훈교수(사진=KAIST)  © 특허뉴스

전 세계가 플라스틱 폐기물 문제로 큰 고민에 빠져있는 가운데, KAIST 연구진이 획기적인 친환경 플라스틱 대체재 개발에 성공했다. KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 시스템 대사공학을 활용해 기존 페트병을 대체할 수 있는 고효율 유사 방향족 폴리에스터 단량체를 생산하는 미생물 균주를 개발했다고 밝혔다. 이는 기존 화석 연료 기반의 플라스틱을 대체할 수 있는 중요한 기술적 성과로 평가받고 있다.

연구팀은 고분자로 합성될 때 PET보다 우수한 물성과 생분해성을 가진 유사 방향족 다이카복실산을 생산하는 미생물 균주를 개발했다. 기존 화학적 방법으로는 유사 방향족 다이카복실산을 생산할 때 낮은 수율, 복잡한 반응 조건, 유해 폐기물 생성 등 많은 제약이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 코리네박테리움이라는 세균을 활용, 생명공학적 접근으로 5종의 유사 방향족 폴리에스터 단량체를 고효율로 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

이번 연구를 통해 개발된 균주는 시스템 대사공학을 통해 대사 흐름을 최적화하여 프로토카테츄산이라는 전구체의 손실을 방지하면서 2-피론-4,6-다이카복실산과 여러 피리딘 다이카복실산을 생산하는 데 성공했다. 연구진은 이러한 대사회로를 통해 각 단량체를 높은 농도로 생산할 수 있는 미생물 플랫폼을 구축했으며, 특히 2,4-, 2,5-피리딘 다이카복실산의 경우 기존에 극미량만 생산되던 것을 g/L 단위로 생산할 수 있었다.

연구를 주도한 이상엽 교수는 “이번 연구는 석유 화학에 의존하지 않는 친환경적인 미생물 기반 플라스틱 대체 기술을 개발했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “이 기술이 상용화되면 바이오 단량체 산업이 석유 화학 기반 산업을 대체할 수 있는 토대를 마련할 것”이라고 강조했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 10월 30일 자로 게재되었으며, 국내외 환경 문제 해결에 큰 기여를 할 것으로 기대를 모으고 있다.

논문명은 Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the production of pyrone and pyridine dicarboxylic acids 이다.