(The study demonstrates two strategies, phosphorylation of αs1-casein using Bacillus subtilis kinases and phosphomimetic substitution of αs1-casein. Credit: Trends in Biotechnology (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.05.015)
우유는 인체에 필요한 거의 모든 영양소를 담고 있는 완전 식품이지만, 우유를 만들기 위해서 적지 않은 자원이 소모되고 있습니다. 젖을 짜내기 위해 소를 키우는데, 정작 우유를 만드는데 사용되는 에너지는 먹인 사료의 일부에 지나지 않기 때문입니다. 물론 사료를 만드는데 쓰인 곡물 역시 광합성 에너지의 일부에 않습니다.
따라서 과학자들은 소 없이 미생물을 이용한 인공우유나 유제품을 만드는데 도전해 왔습니다. 하지만 진짜 우유나 유제품 같은 영양분과 풍미에 중요한 단백질인 카제인 (casein)을 복제하는 일이 생각보다 쉽지 않았습니다.
인공 카제인은 진짜 카제인의 중요한 특징인 인산화 (phosphorylation) 과정이 결여되어 있는 경우가 많았습니다. 세린기 (serine residues) 인산화는 카제인이 칼슘과 결합하는데 중요한 과정으로 칼슘과 결합한 카제인 단백질은 칼슘 섭취를 도울 뿐 아니라 작은 입자인 카제인 미셀 (casein micelles)을 만들어 칼슘, 인, 단백질 섭취를 돕습니다.
덴마크 공대의 미생물 생명공학부의(Microbial Biotechnology and Biorefining, National Food Institute, Technical University of Denmark) 수바시니 발라수브라만니안 (Suvasini Balasubramanian)과 동료들은 두 가지 방법을 이용해 미생물 (이 경우엔 대징균)에서 카제인 단백질의 생산과 인산화를 촉진했습니다.
첫 번째 방법은 카제인 단백질 생산과 인산화를 별개로 세포 안에서 진행하는 것으로 인산화 효소는 다른 미생물에서 빌려온 유전자를 삽입합니다. 두 번째 방법은 카제인 단백질에 인산화 비슷한 과정을 직접 한 단계로 진행하는 phosphomimetic αs1- casein 입니다.
연구팀은 두 가지 방법 모두 원하는 성질의 인공 카제인을 만들 수 있음을 확인했습니다. 남은 일은 이를 대량 생산할 수 있는 방법과 안전성, 경제성을 확보하는 것입니다. 물론 사실상 초기 단계 연구로 아직 갈길이 많지만, 인공 배양육보다 더 실현 가능성이 높은 쪽은 인공 우유가 아닐까 생각합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-07-real-proteins-cows-bacteria-pave.html
Suvasini Balasubramanian et al, Production of phosphorylated and functional αs1-casein in Escherichia coli, Trends in Biotechnology (2025). DOI: 10.1016/j.tibtech.2025.05.015
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