1. 홈

상세조회

성과명고농도 이산화탄소 전환 광합성 미생물 개발

Augmented CO2tolerance by expressing a single H+-pump enables microalgal valorization of industrial flue gas(Nature Communications (IF: 14.919, 2020년 기준))

바이오인에서 원문보기 URL 공유하기
지원사업
유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
고려대학교
연구자
심상준, 최홍일, 황성원
발표일
2021-10-18
조회수
104

고농도 이산화탄소 전환 광합성 미생물 개발


미세조류 기반 친환경 탄소중립 실현에 한걸음 다가서



개요

심상준 교수(고려대학교) 연구팀이 미세조류에 혹독한 고농도의 이산화탄소를 바이오연료 같은 고부가가치물질로 고속 전환시킬 수 있는 생물학적 이산화탄소 저감 기술을 개발했다고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 ‘유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업’등의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 10월 18일 게재(온라인)되었다.


연구 내용

미세조류 기반 CO2 전환 기술의 실제 활용성을 높이기 위해 균주의 CO2 내성을 높이는 것이 가장 시급한 것으로 판단하였다. 대부분의 산업 현장에서 발생되는 배출가스에 포함된 CO2는 미세조류가 효율적으로 활용할 수 있는 농도를 넘어서기 때문에(10% 이상) 야생형 균주에 직접 적용하였을 경우 심각한 성장 억제와 그로 인한 유의미한 CO2 전환 속도 및 효율의 감소가 발생하기 때문이다.
상기 한계를 돌파하기 위하여 미세조류의 고농도 CO2 조건 하 전사체 분석을 통해 미세조류 균주의 낮은 CO2 내성의 원인이 원형질막 수소 이온-ATP 분해효소의 이상 저발현임을 최초로 규명함으로써 단 한 종의 단백질, 즉 식물 유래 PMA의 구성적 발현을 통해 미세조류의 CO2 내성을 획기적으로 증대하는 유전공학적 전략을 수립하였다. CO2 저감 및 유용물질로의 전환 능력을 검증하기 위해 고농도 CO2가 포함된 실제 산업 배기가스를 공급하여 옥외 대량 배양 현장 테스트를 진행한 결과 야생형 균주와 비교하여 개발된 균주에서 CO2 전환 속도가 2.23배 향상되었을 뿐만 아니라 대표적 미세조류 유래 유용물질인 고체연료(열량 생산성으로서) 생산성은 2.20배, 바이오디젤(지방산 메틸 에스터로서) 생산성은 4.68배 이상 향상된 것을 확인할 수 있었다.


기대 효과

CO2가 더 이상 감축 및 처리해야 할 대상만이 아닌 하나의 유용한 탄소 자원으로 활용될 수 있음을 보여준 본 실증적 연구 사례로 확보된 균주를 기초로 하여 추가 균주 개량 시 바이오 연료 외 생분해성 플라스틱 등 더욱 다양한 CO2 유래 고부가 유용물질의 고속 생산을 기대할 수 있다.


목록