연구실소개
경상대학교 생화학과에 소속되어 있는 합성생물공학 연구실(Synthetic Biotechnology Laboratory, 이하 SBL)은 경상대학교에 재직 중이신 김선원 교수님께서 2001년이래 지도하고 계시는 연구실입니다. 본 연구실에서는 최첨단 합성생물학 기반의 생명공학기술을 이용해서 고부가 생리활성기능물질, 의약용 물질, 바이오연료, 화학산업 기반화학물질 등을 생산하는 인공미생물(세포공장, Cell factory)을 만드는 연구를 주로 수행하고 있습니다. 합성생물학은 수억 년간의 진화과정을 거쳐 자연이 유전자 등의 생체물질에 축적해온 자연역량을 인간이 발전시킨 공학적 방법을 통해 인류의 필요를 충족시키기 위한 것을 개발해 내는데 목적을 두고 있습니다. 본 연구실은 이 분야에 있어 국내 선두그룹에 속할 정도로 기술력을 갖추고 있으며 다수의 국제 원천특허를 보유하고 있습니다. 특히 이소프레노이드 생산과 관련해 UC버클리대의 키슬링 교수팀과 더불어 세계 최고수준에 있는 것으로 평가 받고 있으며, 키슬링 교수와의 공동연구를 통해 이소프레노이드 생산기술 분야에 대한 원천특허를 획득하였습니다. 또 합성고무의 원료인 이소프렌을 생산하는 인공미생물을 개발하는 연구 등을 국내 최초로 착수해 미국의 타이어업체인 굿이어와 미국 바이오연료업체인 아미리스 등과도 치열한 기술개발 경쟁을 하고 있으며, 바이오연료 분야 이외에도 의학용 관련물질 연구에도 힘쓰고 있습니다. 연구실은 백혈병 치료 및 자가면역 억제기능의 의약용 희귀당 생산 연구경험을 바탕으로 당뇨병 환자들을 위한 혈당강하소재인 당알코올 생산연구를 솔젠트와 공동으로 진행하고 있습니다. 아울러 연구실은 일반 기업들과 긴밀한 관계를 맺고 산학협력을 통한 기술이전에도 각별히 신경 쓰고 있습니다. 이러한 산학협력 연구성과로 최근에는 고가의 화장품 원료인 레티놀 생산 생물공정기술을 세계 최초로 개발해서 아모레퍼시픽㈜과의 기술이전을 협상 중에 있습니다.
합성생물공학 연구실은 1년 365일 실험실 문을 닫는 일이 없습니다. 누군가는 항상 연구실에서 연구에 집중하고 있기 때문입니다. 이처럼 열정적으로 연구를 하다 보니 졸업생들도 미국 MIT의 박사후 연구원과정을 비롯해 국내 유수의 생명공학 기업체와 연구소에 진출해 있습니다. 현재 본 연구실은 BK21사업 겸임교수 1명, 박사후 연구원 3명, 석사후 연구원 2명, 박사과정생 7명, 석사과정생 2명, 학부과정생 3명, 연구원 2명과 김선원 교수님을 포함해서 총 21명으로 구성되어있습니다.
연구분야소개
합성생물대사공학연구실은 최첨단 합성생물학 기반의 생명공학기술을 이용해 고부가 생리활성기능성물질, 의약용 물질, 바이오연료, 화학산업기반물질 등을 생산하는 인공무생물 (세포공장 cell factory)를 만드는 연구를 수행 중이다.
1. Next-generation Biofuel (Isoprenoids-based biofuels)
- Design metabolic pathway for biofuel molecule synthesis
- Strain evolution for biofuel tolerance
2. Biorefinery for bioisoprene production
- Design metabolic pathway for bioisoprene synthesis
- Molecular evolution of isoprene synthase
3. Isoprenoids production
- Retinoids (Retinol, Retinal, Retinoate, Retinyl esters) production
- Valuable carotenoid production (Lycopene, β-Carotene, Zeaxanthin, Astaxanthin)
4. 2,3-Butanediol production from cellulose through Consolidated BioProcess (CBP)
- Protein engineering of cellulase for high performance towards crystalline cellulose
- (L) and (D) form 2,3-BDO production from reconstructed metabolic pathway
5. Medicinal compounds production derived from isoprenoid
- Coenzyme Q10 production from engineered microorganism
- Taxadiene production from engineered microorganism
6. Biovanillin production
- Design metabolic pathways for biovanillin production from ferulate, tyrosine and glucose
- Strain evolution for vanillin tolerance
7. High value-added medical sugars and sugar alcohols
- Rare sugars (Piscose and Allose) from whole cell conversion using engineered microbe
- Chiro-inositol, Ononitol, and Pinitol production from engineered microbes
8. Enzyme fuel cell for implantable medical devices
- Application of glucose dehydrogenase to enzyme fuel cell
- Protein engineering of GDH focused on long life time and high catalytic efficiency
9. Development of platform microorganism for isoprenoids production
- Optimization of MEP pathway with Systems and Synthetic Biology tools
- Optimization of MVA pathway with Systems and Synthetic Biology tools
10. Development of Synthetic Biology tools
- Substrate channeling using Leu-Zip system
- Multiple domain swapping technology by using Cre-lox system
- Operon shuffling for pathway optimization
- Nano-enzyme reactor using BMC (Bacterial MicroCompartment)
