지 확실히 규명되지 않아 산업적 응용 을 위한 고농도배양기술 개발에 큰 장애가 되어 왔으나 본 연구에서는 이 분야의 연구로는 처음으로 초고온성 미생물의 고농도성장 장애요인을 분석하였으며, 가장 중요한 장애요인은 inorganic ion들의 배양액내 축적임을 밝혀내었음
- 초고온성 미생물의 고농도배양을 위한 유가식 배양시 배지를 계속적으로 첨가하여 야 한다는 점으로부터 착안하여 초고온성 미생물의 유가식 배양에 있어서 배양액의 부피변화가 없도록 할 수 있는 CVFB(Constant Volume Fed Batch) protocol을 개 발하였음.
- S. solfataricus로부터 유용한 효소을 생산하기 위하여 연간 수십억불의 매출액을 기 록하는 광학 활성 의약품 중의 하나인 ibuprofen에 대한 광학 분할 효과를 가진 esterase를 분리 정제하였음.
㉡ 앞으로의 전망
- 초고온성 미생물의 배양기술을 비롯한 극한 생체촉매기술의 개발은 이제 생물공학 기술의 새로운 도전이며 앞으로 발전 가능성이 높은 유망한 분야임.
- 초고온성 미생물에 대한 기초 및 응용기술개발연구는 미국, 일본, 유럽 등 선진각국 에서 활발히 이루어지고 있으며 이 분야 기술 개발이 국력 및 기술력의 척도가 되고 있어 국가간의 기술 경쟁이 매우 치열함.
- 일본의 경우 미국을 앞지르기 위한 장기계획을 마련하고 본격적인 연구에 착수하였 으며 Deep Star Program으로 불리우는 일본의 국책연구사업에는 극한미생물의 탐 색 및 배양 설비에만 $5.25 million(약42억원)의 예산을 사용하는 것으로 보고됨.
③ 세부 내용
가. 연구개발의 최종목표
- 극한 미생물 및 극한 효소의 산업적 응용기술개발
- 초고온성 미생물로부터의 유용 유전자 발굴연구
- 초고온성 효소와 단백질의 생산을 통해 의약품 및 정밀화학제품 생산 효소공정 개 발
④ 과제의 기대효과
가. 경제적 측면
- 고온에서 안정한 효소응용기술의 개발
- 유기용매에 내성이 강한 효소를 이용한 비수계에서의 유기합성기술확보
- 환경친화적인 생물공정에 의한 기존의 화학공정 대체
- 초고온성 미생물의 유전학, 생화학 분야등 기초 연구 활성화 기대
나. 기반적 측면
- 초고온성 미생물의 산업적 응용에 필요한 많은 knowledge base구축에 기여
- 고온에서 안정한 효소를 이용한 기존공정의 생산성 향상
- 신규 유용대사산물 및 효소의 생산으로 인한 새로운 생물산업 제품 창출
다. 기타 (활용 방안)
- 초고온성미생물 배양기술을 기반으로 한 기업의 산업화연구에의 활용
- 미래 생물공학분야에서 선진국과 경쟁 할 수 있는 기반기술을 구축
6. 극한미생물 이용기술의 개발현황 및 성과
가. 주요 기술개발 사례
구분
기술(연구) 과제명
주요 성과
비고
국내
-신규 고온성 미생물의 기능연구를 통한 유용 D-peptide 합성 및 생산기술 연구
-초호열성 미생물의 고농도 배양 및 산업적 응용기술 개발연구
-유기용매 내성균의 기능해석 및 산업적 고도 이용기술 개발연구
-미생물에 의한 활성 vitamin D3 변환기술 개발연구
-페놀류의 분해 및 전환효소의 개발과 응용
-생물 전환 기술에 의한 유용 의약용 D-amino acid의 생산 생물전환 기술 연구
-고온성 절대 공생 미생물의 신규 amino acid 생합성 효소를 이용한 유용 amino acid의 생물전환 기술 연구
-저칼로리 고감미료의
효소적 합성기술 개발
-초호열성 미생물의
최적 배양법 확립
-유기용매 처리 및 물질
변환 기술 확립
-저영양성미생물의 분리
기술 및 유용성 개발
-페놀 오염 처리기술 개발
-유용 D-amino acid의
생산 생물전환 기술 확립
-고온성 절대 공생미생물의
탐색, 분리, 이용기술 확립
국책 생명 공학
국책
생명공학
국책 생명 공학
국책 생명 공학
선도 기술 개발
선도 기술 개발
국제 공동
나. 극한미생물 이용기술의 관련산업 현황분석
제품
(관련산업)
시장 규모
관련업체
국 내
국 외
산업용 효소시장
-국내 시장
'98년 : 400 억원
의약용효소시장 : 40%
식품용효소시장 : 20%
세제용효소시장 : 20%
섬유용효소시장 : 10%
피혁용효소시장 : 5%
기타 효소시장 : 5%
-매년 10%이상의 전반적인 시장 증가률
-국외 시장
'98년 : 12 억불
세제용효소시장 : 35%
식품용효소시장 : 12%
섬유용효소시장 : 12%
의약용 및 기타 효소 시장 : 41%
-식품용효소시장은 매년 5%이상의 증가률
-의약용효소시장은 10% 이상의 시장 증가률
-국내 :
녹십자, 태평양, 배한산업, 상우화학 등
-국외 :
Novo-Nordisk(전체 시장의
50%점유), Genencor,
GistBrocades, Diversa,
Amano, Daiwa, Takara,
Toyobo 등
7. 결론
극한미생물 이용기술은 21세기 사회 문화적 기술개념인 환경의 보존을 목표로 한 환 경적 친화기술, 사회적 친화기술, 국제적 친화기술 및 미래와의 친화기술에 적극 기여할 청정기술 및 대체기술로 그 중요성은 산업지속개발을 위한 생명공학 (Biotechnology for Industrial Sustainable Development)의 핵심 요소기술로 더욱 강조되고 있다.
이러한 극한미생물 이용기술은 미래적 지향적이며, 신산업창출이 가능한 기술이며, 기존 기술에의 파급효과가 큰 기술로 국가전략기술로의 추진이 적극 요구된다.
■ 참고문헌
유연규, 극한환경 미생물에 대한 연구방향 ; 초고온 미생물을 중심으로
오평수, 효소와 생물공정기술, 생명공학동향, 제 2권 4호 (1994)
장호남, 생물반응기의 현황과 전망, 생명공학동향, 제 2권 4호 (1994)
정태화 등, “신기능효소기술 개발 1단계 최종보고서”과학기술처 (1995)
윤기홍, 이정기, Extremophile과 Industrial Enzyme에 관한 연구, 생명공학동향 제 3권 1호 (1995)
한문희 등, “생명공학기술 -현재와 미래-”, 생명공학연구소 (1996)
안종석 등, “특수환경 미생물의 기능 및 공정 이용기술 1단계 최종보고서”과학기술처 (1997)