시아노박테리아를 이용한 플라스틱 생산 가능할까?

(Credit: University of Manchester)

이산화탄소와 물, 햇빛을 이용해 광합성을 하는 시아노박테리아 cyanobacteria는 지구상에서 가장 오래되고 작은 광합성 생물입니다. 과학자들은 분리 포획한 이산화탄소를 유용한 물질로 바꾸기 위해 시아노박테리아의 능력에 주목했습니다.

시아노박테리아는 식물과 달리 뿌리나 줄기를 만들지 않아 바이오연료나 원료를 만드는데 더 이상적인 대상입니다. 또 유전자를 삽입해 쉽게 다른 물질을 만들도록 개량할 수 있습니다. 하지만 투입한 비용보다 더 많은 결과물을 얻는 일은 쉽지 않아 실제 사업적 대량생산은 널리 이뤄지지 못하고 있습니다.

영국 맨체스터 대학의 매튜 폴크너 박사, 프레이저 앤드류 박사, 나이젤 스크루턴 교수 (Dr. Matthew Faulkner, Dr. Fraser Andrews, and Professor Nigel Scrutton)는 시아노박테리아를 이용해 재활용 플라스틱 원료 중 하나인 시트라말레이트 (citramalate) 생산량을 23배로 늘리는 연구를 진행했습니다.

연구팀은 잘 연구된 시아노박테리아 균주인 Synechocystis sp. PCC 6803를 이용해 시트라말레이트 생산을 최대한 늘릴 수 있는 조건을 연구했습니다. 시아노박테리아는 피루베이트 (pyruvate)와 acetyl-CoA를 이용해 시트라말레이트를 만드는데, 최적의 생산 조건을 갖추도록 햇빛, 이산화탄소, 영양소의 농도를 조절해 준 것입니다.

연구 결과 바이오리액터 1리터에서 하루 1.59g (1.59 g/L/day)의 시트라말레이트를 생산하는데 성공했습니다. 상업적 생산을 위해서는 아직도 갈 길이 먼 상태이긴 하나 앞으로 가능성을 보여준 연구로 풀이할 수 있습니다.

시아노박테리아를 통해 여러 가지 화학물질의 원료를 공급할 수 있다면 인류가 화석 연료에서 좀 더 빠르게 벗어날 수 있을 것입니다. 당장에 많은 성과를 낼 순 없겠지만, 꾸준한 연구가 필요한 이유입니다.

참고

https://phys.org/news/2024-12-cyanobacteria-potential-renewable-plastics-carbon.html

Matthew Faulkner et al, Improving productivity of citramalate from CO₂ by Synechocystis sp. PCC 6803 through design of experiment, Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (2024). DOI: 10.1186/s13068-024-02589-z

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