한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 박용근 물리학과 석좌교수 공동연구팀이 `3차원 홀로그래픽 현미경 기술을 통한 미생물의 바이오 플라스틱 과립 생산 특징 규명`에 성공했다고 27일 밝혔다.

미생물로부터 만들어지는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 기존 합성 플라스틱을 대체할 친환경 바이오 플라스틱이다. 토양이나 바다에서 생분해가 가능하다는 장점이 있다.

그동안 PHA가 세포 내에 축적되는 원리를 관찰하기 위해 형광 현미경, 투과전자현미경, 전자 저온 촬영 등의 기술이 이용됐는데, 이는 2차원 이미지만을 보여주거나 세포의 고정·절편 과정을 거쳐야 해 원래 세포 상태에서는 관측이 힘들었다.

이에 이상엽 교수와 박용근 교수 공동연구팀은 살아있는 세포의 3차원 정보를 정량적으로 측정할 수 있는 `3차원 홀로그래픽 현미경`을 활용해 PHA 생산 박테리아의 심층 관찰과 정량·정성 분석 연구를 수행했다.

연구팀은 PHA의 한 종류인 PHB를 생산하는 쿠프리아비두스 네카토르(Cupriavidus necator)와 이 미생물의 PHB 합성 대사회로 유전자를 가진 재조합 대장균을 비교·분석했다. 이를 통해 두 미생물에서 PHA 과립 형성의 차이점을 도출해냈다.

또 두 미생물의 PHA 과립 형성의 차이를 일으키는 핵심 단백질도 규명했다. 이에 재조합 대장균의 PHA 과립 형성 양상을 쿠프리아비두스 네카토르와 유사하게 변화시킬 수 있었다.

이상엽 교수는 "세계 최초 성과라는 데 큰 의의가 있다"며 "향후 다양한 바이오 플라스틱 생산 공정 개발에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.정인선 기자

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