건국대학교는 KU융합과학기술원 윤성호 교수(시스템생명공학과) 연구팀이 바이오 산업 분야에서 널리 쓰이는 산업 대장균 ‘BL21(DE3)’의 최신 유전체 정보를 규명했다고 19일 밝혔다.

산업 대장균 BL21은 바이오화학 제품과 바이오 연료를 생산하는 데 활용되는 균주다. 효소, 항체 등의 재조합 단백질과 함께 바이오화학제품과 바이오연료를 생산하는 미니 생체공장이라 불리고 있다. 대장균을 포함한 산업 미생물은 석유화학을 대체하는 친환경 바이오 제품의 생산에 기여할 수 있다.

지금까지는 산업 대장균의 유전자 기능 및 발현에 대한 정보가 부족하여 유전체 조작을 통한 생산공정 개발에 어려움이 있었다. 이에 따라 산업 대장균 내 모든 유전자의 종류와 기능을 밝히고 그 중 실제로 발현되는 유전자들의 시작 및 종결위치를 찾아내는 작업이 필요했다.

윤성호 교수

건국대 윤성호 교수 연구팀은 산업 대장균 BL21(DE3)의 유전체와 전사체등 유전정보를 통합 분석하여 기존 유전자 정보를 업데이트하고 신규 유전자 37개와 비번역(non-coding) RNA(단백질로 번역되지 않고 유전자들의 발현을 조절하는 RNA) 66개를 발견했다.

이를 토대로 함으로써 유전체 내 실제로 RNA로 발현되는 전사체 지도(유전자 발현 지도)인 전사체맵(transcriptome map)을 완성했다.

연구팀이 산업 대장균의 생체 정보를 확보함으로써 유전체 조작을 통한 바이오제품의 생산 균주 개발에 기여할 것으로 기대된다.

유전체와 전사체의 통합분석이란 유전체 염기서열 분석을 통해 유전자 종류 및 위치를 예측하고 여러 실험조건에서 실제 RNA로 만들어지는 유전자 정보를 더해 유전체 주석화를 보다 정확히 하는 방법이다.

이번 연구에서 사용한 다중 오믹스 통합분석 기술은 다른 미생물의 유전체 분석에도 적용 가능하다.

윤성호 교수는 “이 연구성과는 바이오산업에 유용한 산업 대장균의 생체 정보를 확보한 것”이라며 “앞으로 유전체 조작을 통한 다양한 바이오제품의 생산균주 개발에 필수적인 정보와 기술에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 성과는 생명과학 분야 국제학술지인 ‘뉴클레익 액시드 리서치’(Nucleic Acids Research)에 3월 31일자로 게재됐다.