산학연 협동 혁신 돌파! Focusfreda와 장난대학교 공동 연구 성과, 합성생물학 권위 학술지 표지 논문 선정

친환경 바이오 제조 기술의 급속한 발전 속에서 산업 생명공학은 미생물 기반 세포 최적화를 통해 효소 제제, 기능성 화학품 등의 분야에서 산업 고도화를 주도하고 있습니다. 최근 산둥Focusfreda 바이오테크 주식회사와 장난대학교 시스템 발효 및 제약공학 연구실의 공동 연구 성과인 *"Unlocking Green Bio-Manufacturing Potential: Superior Heterologous Gene Expression with a T7 Integration Overexpression System in Bacillus subtilis"*가 국제 합성생물학 권위지 ACS Synthetic Biology(생물학 2구역) 표지 논문으로 선정되었습니다. 이는 Focusfreda와 장난대학교가 구축한 산학연 협력 체계의 중대한 성과를 의미합니다.

(ACS Synthetic Biology 저널 표지)

연구팀은 Bacillus subtilis에서 혁신적인 이중 모듈 T7 통합 발현 시스템을 구축했습니다. 첫 번째 모듈은 P43 프로모터에 의해 구동되며 T7 RNA 중합효소를 게놈에 통합합니다. 두 번째 발현 제어 모듈은 게놈의 다양한 위치에 통합되어 특성을 분석했으며, 녹색 형광 단백질(GFP)을 보고 유전자로 사용하여 28개의 서로 다른 위치에 통합됐습니다. 이를 통해 게놈 위치가 유전자 발현에 미치는 영향을 탐구하여 고강도 통합 발현 시스템을 확보했습니다. 또한 LacI 억제 인자를 변형하여 생물학적 조절을 수행함으로써 유도제 없이도 높은 발현 강도를 달성했으며, 시스템 안정성을 평가했습니다. 이 시스템은 포스포리페이스 D와 히알루로네이트 분해효소를 성공적으로 발현했으며, 세포 외 효소 활성은 각각 339.12 U/mL와 2.60×10⁴ U/mL로 높은 효소 활성을 보였습니다. 또한 HA 유전자 클러스터 발현을 통해 장기 유전자 클러스터 발현 능력을 검증했으며, 5 L 규모 발효에서 HA 생산량이 6.86 g/L에 도달했습니다. 이 시스템은 항생제와 유도제 사용을 제거함으로써 Bacillus subtilis에 제어 가능하고 효율적인 유전자 발현 도구를 제공하며, 바이오 제조 분야에서의 응용 잠재력을 강화했습니다.

Focusfreda와 장난대학교의 심층 협력은 대학의 기초 연구 역량과 기업의 산업화 경험을 융합했습니다. 합성생물학 분야 권위지에 게재된 이번 성과는 미생물 기반 세포 개량 분야에서의 중대한 돌파구를 의미합니다. 중국 국가자연과학기금, 중앙대학 기본연구비, 타이산(泰山) 산업 리더 인재 프로그램 등의 지원을 받은 이 연구는 "산학연협" 협력 혁신 모델의 뛰어난 성과를 입증했습니다. 이 기술 시스템은 Bacillus subtilis의 대사 공학 개조를 위한 새로운 도구를 제공할 뿐만 아니라 기능성 영양 화학품 및 산업용 효소의 친환경 제조를 위한 지속 가능한 경로를 개척함으로써 바이오 제조 산업 고도화에 전략적 의미를 지닙니다.