눈 보호하는 '루테인' 미생물 균주로 싸게 만든다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 금잔화 꽃에서 추출하는 영양물질인 루테인을 미생물 균주에서 만들 가능성을 제시했다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수.(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 특훈교수 연구팀이 루테인을 생산하는 미생물 균주를 개발했다고 17일 밝혔다.

루테인은 눈을 산화 손상과 자외선으로부터 보호한다. 주로 계란의 난황과 과일 등에 함유된 영양물질이다. 노안, 백내장 등의 예방·치료 효과가 있어 눈 영양제로 많이 판매되며, 화장품과 동물사료로 쓴다.

주로 금잔화꽃에서 이 물질을 추출해 생산하지만 꽃을 재배하려면 대지, 시간, 노동이 필요하다. 대안으로 화학적 합성 방법도 제시됐지만 비대칭적 화학 구조 등으로 어려움이 있었다.

이상엽 교수팀은 미생물의 대사회로를 조작하는 기술인 대사공학을 이용해 대장균 내 루테인 생산 대사회로를 구축했다. 이를 통해 값싼 바이오매스의 주원료인 글리세롤을 탄소원으로 사용해 고부가가치의 루테인을 생산하는 대장균 균주를 개발했다.

대장균 균주에 추가로 시스템 대사공학 기술과 대사회로의 전자 채널링 전략을 도입해 대장균으로부터 루테인을 높은 효율로 생산했다.

대사회로 상 여러 생화학적 반응에 관여하는 효소는 원하는 목표 화학물질로의 대사 흐름을 방해한다. 따라서 루테인을 특정량 이상으로 생산할 수 없었다. 연구진은 병목 단계의 효소들을 그룹화해 세포 내 효소 주변의 기질들과 전자들의 농도를 높였고, 대사 흐름이 강화되면서 대장균을 이용해 루테인을 높은 효율로 만들었다.

연구팀은 같은 전략으로 대장균에서 자몽의 향기 성분인 누카톤과 항노화 천연화합물인 아피게닌도 생산했다.

연구에 참여한 박선영 박사는 “천연자원으로부터의 비효율적인 추출법을 대체할 미생물 기반의 고효율 루테인 생산 기술을 개발했다”며 “미생물 기반의 의약품, 영양 보조제 등의 제품을 만드는 데 한 단계 앞으로 나갈 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이쳐 카탈리시스’에 지난 4일자로 게재됐다.