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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2011-01-04
- 조회8,619
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, January 11, 2011 vol. 108 no. 2 504-509. doi: 10.1073/pnas.1010456108
Engineered Saccharomyces cerevisiae capable of simultaneous cellobiose and xylose fermentation
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
지금까지의 옥수수 혹은 사탕수수 등에서 유래한 포도당을 이용한 바이오에탄올 생산은 전세계적인 식량가격의 상승과 윤리적인 측면에서 많은 문제점이 인식되어지고 있습니다. 따라서 이러한 문제점들은 해결하기 위한 cellulosic biomass (옥수수 속대, 볏집, 폐목재, 억새, 등)를 이용한 제 2세대 바이오에탄올 생산연구가 필수적이라 하겠습니다. Cellulosic biomass를 분해하여 얻어지는 탄소원으로는 약 70%가량이 6탄당 (포도당 등)이며 약 30%가량이 5탄당 (자일로스 등)입니다. Cellulosic biomass로부터 얻어지는 바이오에탄올의 생산량을 높이기 위해서는 이러한 포도당과 자일로스를 모두 기질로 사용할 수 있어야 하겠습니다. 바이오에탄올을 생산하는 대표적인 효모균주인 Saccharomyces cerevisiae는 포도당을 이용하여 높은 수율과 생산성으로 바이오에탄올을 생산하는 반면에 자일로스는 전혀 사용할 수가 없다는 단점이 있습니다. 재조합 효모를 이용한 대사공학적 방법을 통해 이 부분을 해결하려는 수많은 노력이 있었음에도 불구하고 여전히 포도당과 자일로스를 이용하여 효과적으로 바이오에탄올을 생산하는 방법을 찾지 못하였습니다. 특히 포도당과 자일로스가 동시에 존재할 경우엔 catabolic repression에 의해 S. cerevisiae는 포도당을 우선적으로 이용하며 이후에 자일로스를 이용할 시기엔 이미 높은 에탄올 농도 및 아직 발혀지지 않은 이유들로 인해 자일로스로부터 효과적인 바이오에탄올 생산이 용이하지 못합니다. 본 연구는 이러한 비 효율적인 자일로스 이용의 문제점과 포도당과 자일로스의 동시 발효에 있어서의 문제점을 모두 해결함으로 해서 cellulosic biomass로부터 효과적인 바이오에탄올 생산을 위한 혁신적인 계기가 될 것으로 예상됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
본 연구는 일리노이 주립대학의 Institute for Genomic Biology (IGB)에 위치한 Molecular and Systems Biotechnology Lab을 중심으로 이루어졌으며 석유화학 기업인 BP가 지원하는 Energy Biosciences Institute (EBI)의 연구과제로 진행되었습니다. 저희 실험실은 분자유전학과 대사공학을 이용하여 효모로부터 다양한 고부가가치의 물질들을 생산하기 위한 연구들을 수행 중이며 system 및 synthetic biology 연구방법을 이용하여 대사 경로를 예측하고 규명하고 우리가 원하는 방향으로 증폭하는연구들을 하고 있습니다. 또한 효모의 longevity 연구를 통해 인간의 장수에 관련한 연구를 수행하고 있습니다. 본 실험실의 지도교수이신 진용수 교수님과 박사 후 과정으로 있는 하석진 박사, 최진호 박사 (현재 한국복귀) 그리고 또 한명의 한국인인 김수린 박사과정 학생과 또 한분의 공동 저자인 서울대학교의 서진호 교수님까지 5명의 한국인이 본 연구의 주축이라고 하겠습니다. 한가지 흥미로운 점은 진용수 교수, 하석진 박사, 최진호 박사가 모두 서진호 교수님의 제자들이라는 점입니다. 오랜 기간 동안 한국에서 바이오 에너지와 효모 연구를 해오신 서진호 교수님과 다년간 미국에서 미생물 대사공학을 연구하신 제자 진용수 교수, 그리고 제자 하석진 박사와 최진호 박사가 힘을 합쳐 본 연구성과를 이루어 냈다 할 수 있겠습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
바이오 에너지에 관한 연구는 석유에너지의 고갈로 인해 전세계적으로 널리 확대되고 있으며 천연 자원이 부족한 한국으로는 필수적으로 수행되어야 하는 분야라고 생각합니다. 이러한 인간의 생존과 긴밀히 연결된 분야를 연구함으로 인해 저희의 연구 성과가 산업적으로 또는 인간의 생활에 직간접적으로 영향을 미치는 것을 보며 이 분야를 연구하는 한 사람으로써 많은 자부심을 느낍니다. 이러한 바이오 에너지 연구를 통해 머지않아 한국도 에너지 수입국이 아닌 에너지 수출국이 될 수 있기를 간절히 바랍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
사람들에게는 누구나 많은 기회가 주어진다고 생각합니다. 좋은 기회를 찾기 위해 애쓰는 것도 중요하지만 주어진 기회에 얼마나 열심히 최선을 다 하느냐가 더 중요하다고 생각합니다. 그 때의 보잘것없이 생각되어졌던 경험들이 하나 둘 모여 나중에 커다란 기와집의 튼튼한 주춧돌이 되어 줄 것이라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이곳 미국에서의 앞선 바이오 에너지 연구를 통해 한국으로의 복귀 후 한국의 바이오 에너지 연구에 작은 밑거름이 되고 싶습니다. 연구만을 위한 연구가 아닌 산업에 직접 적용이 되고 실제 생활에 도움이 되는 그러한 연구를 하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
본 연구를 수행하는 동안 많은 도움을 주신 여러 공동 저자 분들께 감사를 드리며 특히 서진호 교수님, 진용수 교수님, 최진호 박사, 김수린 학생에게 깊은 감사를 드립니다. 또한 미국에서 내내 제게 가장 큰 힘이 되어 주고 있는 제 아내 선화에게 깊이 감사하고 태완이와 예령이에게 고맙다는 말을 남깁니다.
지금까지의 옥수수 혹은 사탕수수 등에서 유래한 포도당을 이용한 바이오에탄올 생산은 전세계적인 식량가격의 상승과 윤리적인 측면에서 많은 문제점이 인식되어지고 있습니다. 따라서 이러한 문제점들은 해결하기 위한 cellulosic biomass (옥수수 속대, 볏집, 폐목재, 억새, 등)를 이용한 제 2세대 바이오에탄올 생산연구가 필수적이라 하겠습니다. Cellulosic biomass를 분해하여 얻어지는 탄소원으로는 약 70%가량이 6탄당 (포도당 등)이며 약 30%가량이 5탄당 (자일로스 등)입니다. Cellulosic biomass로부터 얻어지는 바이오에탄올의 생산량을 높이기 위해서는 이러한 포도당과 자일로스를 모두 기질로 사용할 수 있어야 하겠습니다. 바이오에탄올을 생산하는 대표적인 효모균주인 Saccharomyces cerevisiae는 포도당을 이용하여 높은 수율과 생산성으로 바이오에탄올을 생산하는 반면에 자일로스는 전혀 사용할 수가 없다는 단점이 있습니다. 재조합 효모를 이용한 대사공학적 방법을 통해 이 부분을 해결하려는 수많은 노력이 있었음에도 불구하고 여전히 포도당과 자일로스를 이용하여 효과적으로 바이오에탄올을 생산하는 방법을 찾지 못하였습니다. 특히 포도당과 자일로스가 동시에 존재할 경우엔 catabolic repression에 의해 S. cerevisiae는 포도당을 우선적으로 이용하며 이후에 자일로스를 이용할 시기엔 이미 높은 에탄올 농도 및 아직 발혀지지 않은 이유들로 인해 자일로스로부터 효과적인 바이오에탄올 생산이 용이하지 못합니다. 본 연구는 이러한 비 효율적인 자일로스 이용의 문제점과 포도당과 자일로스의 동시 발효에 있어서의 문제점을 모두 해결함으로 해서 cellulosic biomass로부터 효과적인 바이오에탄올 생산을 위한 혁신적인 계기가 될 것으로 예상됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
본 연구는 일리노이 주립대학의 Institute for Genomic Biology (IGB)에 위치한 Molecular and Systems Biotechnology Lab을 중심으로 이루어졌으며 석유화학 기업인 BP가 지원하는 Energy Biosciences Institute (EBI)의 연구과제로 진행되었습니다. 저희 실험실은 분자유전학과 대사공학을 이용하여 효모로부터 다양한 고부가가치의 물질들을 생산하기 위한 연구들을 수행 중이며 system 및 synthetic biology 연구방법을 이용하여 대사 경로를 예측하고 규명하고 우리가 원하는 방향으로 증폭하는연구들을 하고 있습니다. 또한 효모의 longevity 연구를 통해 인간의 장수에 관련한 연구를 수행하고 있습니다. 본 실험실의 지도교수이신 진용수 교수님과 박사 후 과정으로 있는 하석진 박사, 최진호 박사 (현재 한국복귀) 그리고 또 한명의 한국인인 김수린 박사과정 학생과 또 한분의 공동 저자인 서울대학교의 서진호 교수님까지 5명의 한국인이 본 연구의 주축이라고 하겠습니다. 한가지 흥미로운 점은 진용수 교수, 하석진 박사, 최진호 박사가 모두 서진호 교수님의 제자들이라는 점입니다. 오랜 기간 동안 한국에서 바이오 에너지와 효모 연구를 해오신 서진호 교수님과 다년간 미국에서 미생물 대사공학을 연구하신 제자 진용수 교수, 그리고 제자 하석진 박사와 최진호 박사가 힘을 합쳐 본 연구성과를 이루어 냈다 할 수 있겠습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
바이오 에너지에 관한 연구는 석유에너지의 고갈로 인해 전세계적으로 널리 확대되고 있으며 천연 자원이 부족한 한국으로는 필수적으로 수행되어야 하는 분야라고 생각합니다. 이러한 인간의 생존과 긴밀히 연결된 분야를 연구함으로 인해 저희의 연구 성과가 산업적으로 또는 인간의 생활에 직간접적으로 영향을 미치는 것을 보며 이 분야를 연구하는 한 사람으로써 많은 자부심을 느낍니다. 이러한 바이오 에너지 연구를 통해 머지않아 한국도 에너지 수입국이 아닌 에너지 수출국이 될 수 있기를 간절히 바랍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
사람들에게는 누구나 많은 기회가 주어진다고 생각합니다. 좋은 기회를 찾기 위해 애쓰는 것도 중요하지만 주어진 기회에 얼마나 열심히 최선을 다 하느냐가 더 중요하다고 생각합니다. 그 때의 보잘것없이 생각되어졌던 경험들이 하나 둘 모여 나중에 커다란 기와집의 튼튼한 주춧돌이 되어 줄 것이라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이곳 미국에서의 앞선 바이오 에너지 연구를 통해 한국으로의 복귀 후 한국의 바이오 에너지 연구에 작은 밑거름이 되고 싶습니다. 연구만을 위한 연구가 아닌 산업에 직접 적용이 되고 실제 생활에 도움이 되는 그러한 연구를 하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
본 연구를 수행하는 동안 많은 도움을 주신 여러 공동 저자 분들께 감사를 드리며 특히 서진호 교수님, 진용수 교수님, 최진호 박사, 김수린 학생에게 깊은 감사를 드립니다. 또한 미국에서 내내 제게 가장 큰 힘이 되어 주고 있는 제 아내 선화에게 깊이 감사하고 태완이와 예령이에게 고맙다는 말을 남깁니다.
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