|
|
|
한성옥 교수 연구팀(미생물공학 바이오에너지 연구실)은 목질계 바이오매스로부터 바이오 에너지를 생산하기 위한 당화 효소 복합체인 혐기성 미생물 유래 Cellulosome에 대한 연구를 진행하여 복합체를 구성하는 단백질 사이의 상호 작용을 기반으로 하여 다양한 생명공학 분야에 활용 할 수 있는 분자생물학 기반 Biotechnology Tool을 개발 하였다.
바이오매스 분해 효소 복합체인 Cellulosome은 목질계 바이오매스로부터 바이오에너지를 생산하는 통합공정 (Consolidated Bioprocessing)에 활용되어 지구온난화 및 석유 자원 고갈의 문제를 해결하는데 필요한 기술로 지금까지는 연구 되어 왔으나, 이번 연구를 통하여 복합체를 구성하는 단백질 사이의 상호작용인 Cohesin-Dockerin Interaction과 복합체와 기질 사이의 상호작용인 Carbohydrate Binding Module (CBM) 및 복합체와 세포 사이의 상호작용인 Surface Layer Homology (SLH) 등 분자생물학적 원리를 기반으로 하여, 바이오에너지 이외의 다양한 생명공학 분야에 활용할 수 있는 하나의 단백질 Tool의 구축이 가능해 졌다.
그 동안 Cellulosome은 본래의 역할인 목질계 바이오매스의 산업적 활용을 위해 연구되어 왔으나, 이번에 진행된 연구에서는 3세대 바이오매스로 전망되는 해양 바이오매스를 분해하는 효소 복합체로의 연구가 성공하여, 향후 목질계 바이오매스를 넘어 해양바이오매스의 산업적 활용 분야에서도 선구적인 역할을 선점할 수 있는 원천 기술을 확보하였다. 이는 기존의 제한된 역할에 국한되었던 단백질 복합체의 연구가, 더 나아가 목표로 하는 대상에 맞춤형 시스템으로 구축될 수 있음을 나타내어, 향후 활용이 어려웠던 여러 난분해성 기질 관련 연구 및 슈가 플랫폼 구축 분야로의 응용연구를 가속화 시킬 수 있을 것으로 전망된다.
또한, 연구팀은 단백질 사이의 상호작용 원리를 Biosensing 분야에 응용하여 Biomolecule을 Detection 할 수 있는 새로운 개념의 Biosensor를 개발하였다. 복합체를 구성하는 Cohesin-Dockerin Interaction이 기존에 연구되는 다른 Biosensor에 비하여 Affinity 및 Selectivity가 뛰어난 것을 확인하고, 탐지를 용이하게 하기 위하여 Fluorescence Tag 을 활용하여 Cohesin Marker를 개발, 실제적으로 이를 이용하여 Clostridium cellulovorans 가 발현하는 신규 분해 효소들을 탐색하는데 성공하였다.
한성옥 교수는 “이번 연구성과로 인해 향후 다양한 생명공학 분야에 하나의 Tool로 활용할 수 있는 단백질 복합체 Cellulosome의 유용성을 밝히게 되었고, 관련 연구를 바탕으로 하여 기초적인 단백질 사이의 상호 작용의 원리와 분자생물학 기반 단백질의 설계 및 개량 연구 분야에 획기적으로 기여하였다”라고 연구의의를 밝혔다.
이번 연구는 고려대 한성옥 교수, 박사과정 현정은, 전상덕 학생이 주도하였으며, 세계적 권위의 학술지인 Biotechnology Advances (인용지수 IF 9.646)에 Review Article로 2013년 11월 출간 될 예정이다.
논문정보:
Jeong Eun Hyeon, Sang Duck Jeon and Sung Ok Han. Cellulosome-based, Clostridium-derived multi-functional enzyme complexes for advanced biotechnology tool development: Advances and applications. BIOTECHNOL ADV., 2013, 31, 93
6-9
44