경북해양硏 김종식 박사 ‘과학기술우수논문상’ 수상

(재)경북해양바이오산업연구원(원장 김창곤) 김종식 박사가 7월 13일 「Yeasts in the flowers of wild fleabane (Erigeron annus (L.) Pers.)」라는 논문으로 한국과학기술단체총연합회(과총)에서 수여하는 ‘제26회 과학기술 우수 논문상’에 선정됐다. 
  
이 상은 국내 과학 기술자가 전년도 국내 학술지에 발표한 우수 논문(국외 학술지에 발표한 논문은 제외)을 대상으로 소속 학회에서 심사를 거쳐 추천된 논문(학회당 1편)을 과총의 심사를 통해 선정한다.
  
‘과학기술 우수 논문상’은 한국과학기술단체총연합회가 창의적인 연구 활동을 통해 우수한 논문을 발표한 과학 기술자를 선정하여 시상함으로써, 과학 기술자의 연구 의욕과 사기 향상, 과학 기술의 수준 향상과 선진화에 기여하기 위해 제정됐다.
  
김 박사의 연구 논문은 생물자원을 탐색하고 신물질을 선점하기 위해 효모 생산 유용 물질 스크리닝 기법 개발과 유용 효모의 대량 발굴에 관한 것으로써, 각종 환경 샘플로부터 손쉽게 대량의 효모를 분리하고 유용 물질 스크리닝 기법의 개발로 효모 BT(생명공학) 분야 산업체와 관련 학술 분야에 기여하는 정도가 크다.
  
김창곤 원장은 “과학 기술 우수 논문상 수상은 경북해양바이오산업연구원 전체의 영광이다”며, “앞으로도 연구원은 과학 기술을 통한 지역 경제 발전을 위해 끊임없이 노력할 것이다”고 밝혔다.

▣ 김종식 박사의 연구 논문은... ▣
  
생명공학(BT)은 질병 치료, 식량 증산, 에너지 생산, 환경 문제 해결 등 인류가 당면한 난제를 해결하는데 큰 역할을 하며, 그 중에서 아직도 가능성이 풍부한 미생물 자원의 확보와 보존 및 활용은 BT발전의 원동력이 되며 바이오경제시대의 중요한 화두이다.
  
효모 BT분야는 전통적인 효모 발효와 분자․세포 생물학 등의 기초 생물학, 오염물질 분해 등의 환경생명공학, 작물 보호 등의 생물 방제, 신약 개발 등의 생물 의학 연구, 식품과 첨가제, 생물 전환 기술의 생물 촉매 등 다각도로 활용되고 있다.
  
효모 BT의 쓰임새가 넓은데도 불구하고, 효모 관련 연구 분야에서 대부분의 연구가 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)에 편중되어 있었다. 최근에는 이의 극복을 위해서 위의 효모를 제외한 non-conventional yeasts(NCY)라는 이름으로 연구가 진행되고 있으며, 무엇보다 다양한 효모의 발굴이 필요한 시점이라 할 수 있다.
  
식물체 등으로부터 유용 효모를 확보하기 위해서는 먼저 시료로부터 효모만을 대량으로 분리할 수 있는 기술의 개발이 요구된다. 효모는 세균이나 곰팡이에 비해서 전체 균수가 적고, 곰팡이의 증식이 왕성하여 효모만을 분리하는 기법은 아직 확립되지 못했다. 따라서 유용한 효모만을 분리시킬 수 있는 기술의 모색이 매우 필요하다. 
  
김 박사는 이번 연구 논문에서 야생화로부터 유용 효모를 대량으로 발굴하기 위한 탐색 프로세스를 개발하고자 하였다. 일반적인 미생물 실험에는 직경 10cm의 원형 petri dish를 이용하나, 대량의 효모를 효율적으로 분리하기 위해서 20cm(가로)x20cm(세로)의 대형 배지를 활용했다. 또한 환경 시료로부터 효모를 분리하기 위해서 수많은 배지 중에서 4종류의 미생물 배양 배지를 선정하여 진행했다. 효모의 생장 속도가 빠르지만 효모만을 주로 선별하기 위해, 항생제와 곰팡이 억제제를 배지에 첨가하여, 세균과 곰팡이의 생장을 억제시켜 효모만을 대량으로 선별하는 방법을 고안했다. 효모가 생산하는 생물계면활성제 등의 유용 물질 스크리닝을 위해서 분리된 대량의 효모를 96개 well deep plate에 접종하여 800rpm 배양기에 배양하여 단 기간에 수천, 수만의 효모의 활성을 측정 가능하도록 했다.
  
얻어진 미생물이 효모인지를 확인하기 위해서 개망초 꽃을 호모지나이저로 분쇄하고, 대형 배지에 도말하여, 25℃ 배양기에서 수일간 배양 후, 여러 장의 대형 배지 전체에 생성된 효모 콜로니를 분석했다. 이를 위해 분류학적으로 효모를 구별할 수 있는 특이 프라이머를 이용하여 잘 보존되어있는 ITS 영역의 염기 서열을 분석했고, 분자계통학적 해석을 수행했다. 
  
결과적으로 분석된 79개 균주가 모두 효모인 것으로 밝혀졌으며, yeast-like fungi (효모의 특징을 가진 진균)로서 흑효모로 불리는 오리오바시디움 플루란스(Aureobasidium pullulans)가 39개 균주(50%),  소포로리피드(sophorolipid)라고 불리는 생물계면활성제를 생산하는 캔디다(Candida )가 17개 균주(21.5%), 지질을 생산하는 것으로 알려진 로도스포리다움(Rhodosporidium)이 14개 균주(17%)와 로도토룰라(Rhodotorula)가 3개 균주(3.7%)이다. 이처럼 이 스크리닝법으로 효모만을 대량으로 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 유용 효모를 발굴할 수 있음을 밝혀냈다.
  
이 연구에서는 야생화에서 주로 분리된 오리오바시디움(A. pullulans)은 단일 종만이 밝혀져 있으며, 그룹1(interspecies Group 1)에 주요 개체군이 서식했다. 분자계통학적인 심층 분석을 통해 그룹1(interspecies Group 1) 내에서 지금까지 밝혀진 적이 없는 신규의 그룹(interspecies)을 발견했다. 
  
생물계면활성제는 세균인 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas)를 중심으로 연구가 진행됐으며, 효모는 캔디다(Candida)와 슈도자이머(Pseudozyma) 등이 밝혀진 상태이다. 이 연구에서 오리오바시디움(A. pullulans)이 당지질계의 생물계면활성제를 생산하는 것을 처음으로 밝힌 바 있으며, 그룹별로 서로 다른 구조를 가진 생물계면활성제를 생산한다는 결론을 얻었다. 
  
이 연구 논문의 결과가 유용 효모의 대량 발굴을 위한 스크리닝 기법의 확립뿐만 아니라, 얻어진 흑효모 오리오바시디움(A. pullulans)의 생물계면활성제의 예와 같이 유용물질의 발굴 연구에 기여할 수 있음을 검증했다. 결과적으로 효모 BT 분야 산업체와 관련 학술 분야에 기여하는 정도가 큰 것으로 인정됐다.