안토시아닌 유전자 프로모터 개발, 특허 출원
“상용화 추진, 유전자 프로모터 연구 지속할 것”

식물·환경신소재공학과 고재흥 교수팀이 노화 방지에 효과가 있는 안토시아닌의 생합성을 총지휘하는 유전자를 밝혀, 안토시아닌의 대량 생산의 길을 열었다. 안토시아닌은 세포를 파괴하는 활성산소를 없애 세포의 노화를 막는 항산화물질로, 특히 피부 노화 방지에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이번 연구 결과를 활용하면 안토시아닌을 대량 생산해 저렴한 비용으로 공급이 가능할 것으로 기대된다.  

안토시아닌 생합성 지휘유전자 활용, 붉은색 포플러 만들어
일반적으로 나무를 뜻하는 목본식물의 경우, 포플러를 모델식물로 활용하고 있는데, 2006년 포플러 유전자가 모두 밝혀져 전 세계적으로 이를 활용한 신품종이 개발되고 있다. 고재흥 교수팀도 생산성이 향상된 신품종을 개발하기 위해 포플러 유전자, 특히 다른 유전자 발현을 제어하는 전사조절인자를 연구 중이다. 2012년부터는 산림청에서 5년간 30억 원을 지원받아 포플러 생산성이 두 배 이상 높은 슈퍼클론 개발 연구를 하고 있다. 그 과정에서 안토시아닌 생합성 지휘유전자를 발견했다. 연구팀은 이 유전자를 포플러 세포에 넣은 뒤 줄기와 잎에서 안토시아닌을 생산해 붉은색을 띠는 포플러를 만들어냈다. 붉은색을 띠는 포플러는 일반 포플러와 광합성, 생장이 모두 유사하게 진행되면서 안토시아닌을 생산하는 것으로 나타났다. 

고재흥 교수는 “이번에 발견한 안토시아닌 생합성 지휘유전자 등 유전자 프로모터(촉진 유전자)를 개발해 특허 출원을 마쳤다”면서 “앞으로 안토시아닌의 상용화를 추진하는 한편, 유전자 프로모터 연구를 계속할 계획”이라고 밝혔다. 유전자 프로모터는 유전자가 언제 어디서 어느 정도 발현할 것인가를 결정하는 염기 서열로, 이를 활용하면 나무껍질 안쪽의 형성층에만 안토시아닌을 생합성할 수 있어 외관상으로 일반 포플러와 동일한 나무도 만들어낼 수 있다.  

식물 생산성 증가시켜 바이오매스 에너지원 공급
그동안 고재흥 교수팀은 식물의 생장, 재해저항성 등과 관련된 유전자를 연구해왔다. 이를 통해 차세대 에너지원으로 각광받고 있는 바이오매스 연료를 만들어내고 있다. 바이오매스는 나무, 풀 등에서 자연적으로 생성·소멸되는 유기성 자원으로, 폐기물을 이용해 액체, 가스, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 변환한 에너지를 만들어낼 수 있다. 고재흥 교수는 “바이오매스는 태양, 조류, 지열을 이용한 다른 친환경에너지가 만들어내지 못하는 액체연료를 만들어낼 수 있다”면서 “특히 식물에서는 휘발유를 대체하는 바이오에탄올을 제조할 수 있다”고 설명했다. 

그러나 기후변화와 인구 팽창, 산림면적 감소로 바이오매스의 에너지원인 식물의 공급이 감소되고 있다. 이에 식물의 생산성을 획기적으로 증가시키는 유전자변형식품(GMO) 기술 연구가 진행되고 있다. 고재흥 교수는 “GMO 기술은 GMO에 대한 우려로 상용화에 큰 어려움이 있다”면서 “에너지 분야에서 GMO 기술을 활용해 얻은 식물은 풍부한 바이오매스 자원이 될 수 있고, 안토시아닌과 같은 물질은 바로 추출해서 쓰기 때문에 안전하다”고 강조했다. 

이번 연구에는 국립산림과학원 산림생명공학과 최영임 박사팀이 공동으로 참여했다.