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이화학연구소(RIKEN) 환경자원과학연구센터 바이오고분자연구팀, 교토대학(京都大學) 대학원 공학연구과 재료화학전공의 공동 연구그룹이 원시 광합성 생물인 해양성 ‘홍색 광합성 세균’을 이용하여 거미줄 실크 단백질을 생산하는 데 성공함. 연구진은 해양성 ‘홍색 광합성 세균’에 무당거미의 견인실 단백질의 하나인 ‘MaSp1’ 합성을 유도하는 유전자를 도입하여 세포 내에서 발현시키는 데 성공함. ‘홍색 광합성 세균’은 이산화탄소 고정 능력 이외에 질소 고정 기능이 있는 것으로 알려져 있음. 연구진은 인공 해수 배지에 탄산수소나트륨과 질소 가스를 첨가한 조건에서 ‘홍색 광합성 세균’을 배양한 결과, 영양원이 풍부한 배지에서 배양한 경우의 약 7.5%에 해당하는 양의 ‘MaSp1’ 단백질이 생산됨. 또한 ‘홍색 광합성 세균’이 생산한 ‘MaSp1’ 단백질을 정제하고 단백질을 유기 용매에 용해한 후 연신(延伸)함으로써 거미줄 모양의 섬유 구조를 재현하는 데 성공함. 해양성 ‘홍색 광합성 세균’은 지구상에 풍부하게 존재하는 해수, 질소, 이산화탄소, 빛을 생육에 사용할 수 있는 미생물이기 때문에, 본 연구 성과는 천연 자원을 이용한 지속 가능한 물질 생산 기술로서 향후 지구 환경 보전에 기여할 것으로 기대됨.

본 연구는 ‘Communications Biology’ (“A Marine Photosynthetic Microbial Cell Factory as a Platform for Spider Silk Production”) 지에 게재됨.