합성생물학 기반 Bacillus subtilis 셀팩토리 개발 동향

한국생명공학연구원 김상윤 박사, 권오석 박사

1.  개요
그람 양성세균인 Bacillus subtilis는 토양세균의 일종으로 세균의 염색체 복제나 내포자 (endospore) 형성과정과 같은 기초연구를 위한 모델 균주로 오랫동안 사용되고 있으며 최근에는 유전체 정보를 바탕으로 전사체, 단백체, 대사체 등 각종 오믹스 분석도구를 이용하여 시스템생물학적 차원에서 외부 환경변화에 대한 유전체 수준의 반응을 연구하는 모델로 사용되고 있다 [1]. 또한 빠른 생장과 광범위한 기질 활용능력을 바탕으로 효소, 항생제, 터페노이드 등 유용 생물소재 생산과 오염원의 생물학적 정화를 위한 산업용 균주로 주목 받고 있다. 특히 GRAS (generally recognized as safe) 균주인 B. subtilis는 우수한 발효 특성을 갖고 있고 최대 리터당 20-25 g의 높은 단백질 분비 능력이 있어 세제, 섬유, 의약 산업용 재조합 단백질 생산 균주로 큰 장점을 갖고 있다. 실제 현재 사용되는 상업용 효소의 약 60% 정도가 B. subtilis에서 생산된다는 보고도 있다. 그 밖에도 natural competency, 용이한 유전체 삽입, 포자 형성을 통한 효과적 균주 보관이나 표면 발현 등의 장점이 있다. 이러한 특성을 바탕으로 최근 B. subtilis를 셀팩토리로 개발하기 위한 합성생물학적 접근이 시도되고 있는 바 본 고에서는 유전자 발현조절기구 개발, 단백질 분비발현 개선, 유전체 편집 도구 개발, 최소 유전체 연구 동향 등을 살펴보고자 한다.

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