국내연구진, 합성섬유 수준 강도 지닌 거미실크단백질 생산 성공

[아시아경제 김수진 기자] 교육과학기술부는 27일 카이스트 이상엽 특훈교수 연구팀과 서울대 박명환 교수팀이 대사공학으로 개량된 대장균을 이용해 ‘초고분자량의 거미 실크 단백질’을 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.

거미가 만드는 초고분자량 실크 섬유는 미국 듀폰사의 고강력 합성섬유인 케블라(Kevlar)에 견줄 강도를 갖고 있으며 탄성력이 뛰어나 의료산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 것으로 알려졌다. 이 때문에 그동안 여러 생체시스템을 활용해 거미실크 대량 생산 기술을 개발하려는 시도가 있어 왔다.

그러나 글리신 등 특정 아미노산이 반복적으로 많이 존재하는 거미 실크 단백질의 특수성 때문에 지금까지 고분자량의 거미 실크를 인공적으로 생산하기 어려웠다.

이러한 기존 기술과 달리 이 교수 연구팀은 거미실크 단백질을 생산하는 대장균을 대사공학적으로 새롭게 개발하고 이를 활용해 고성능 거미실크섬유를 인공적으로 합성해냈다.

시스템 대사공학 기법을 이용해 거미실크 단백질을 생산할 때 대장균 내에 글리실-tRNA의 부족 현상이 일어남을 밝혀낸 후 관련 유전자를 증폭·제거해 대장균 대사를 재구성한 것이다.

이렇게 만들어진 거미 실크 섬유는 케블라 수준의 강도를 가지게 된다.

이와 관련해 이 교수는 "이번 연구는 시스템 대사공학적 방법을 통해 기존 석유화학 제품을 대체할 수 있는 고성능 섬유 생산 기반기술을 확립했다는 데 의의가 있다"며 "향후 실용화도 꾀할 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 특허 출원 중으로 '미국 국립과학원 회보 (PNAS’ 7월 26일자 온라인판에 게재됐다.

김수진 기자 sjkim@