I. 제목
바이오화학 플랫폼케미컬 생산 스마트 세포공장 기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
스마트 세포공장기술 개발을 위하여 새로운 바이오부품/회로 및 지능형 세포제어 기술을 개발하고, 합성생물학 및 바이오모노머 합성기술을 개발함. 이러한 스마트 세포공장기술을 세계적 강점 분야인 석유화학소재 산업과의 융합을 통해 바이오화학 플랫폼케미컬의 생산을 획기적으로 개선하는 혁신기술 및 지속가능한 바이오화학 원천기술을 개발하는 것을 목적으로 함.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 스마트 세포공장의 인실리코 설계기술 개발
2. 스마트 세포공장 도입용 바이오부품/소자 합성 및 발굴기술 개발
3. 바이오케미컬 내성 스마트세포공장 기술 개발
4. 바이오케미컬 생산 스마트 세포공장 구축
IV. 연구개발결과
○ 플랫폼 미생물의 통합적 오믹스 분석시스템 개발
○ 플랫폼 미생물의 인실리코 대사 및 조절 네트워크의 구성 및 재설계 기술 개발
○ 미생물 세포공장의 획기적 생산성 향상을 위한 인공유전자 논리회로의 개발
○ 인공유전자회로와 세포대사 제어기술의 동시 구현을 통한 바이오케미컬 생산성 향상
○ 단백질 조립기반 인공대사집적체 개발 및 바이오케미컬 생산 활용
○ 내성이 우수한 Pseudomonas putida의 분자공학 및 게놈 엔지니어링 도구 개발
○ 내성이 우수한 미생물 탐색 및 바이오케미컬 생산에 적합한 내성 효모 구축
○ 지방산 활용의 슈도모나스 세포공장 구축 및 생분해성 플라스틱(PHA) 생산
○ 지방산 활용의 효모 세포공장 구축 및 나일론 전구체(adipic acid) 대량생산 세포공장 개발
○ 이소프렌 생산 슈도모나스 및 대장균 세포공장 구축 및 동적 세포제어 시스템 확립
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 본 연구는 미래 유망기술인 합성생물학 분야의 경쟁력 확보를 통하여 "바이오화학 플랫폼케미컬" 생산 스마트 세포공장을 구축하기 위한 연구임. 맞춤형 다중 회로가 장착된 스마트 세포를 개발하여 플랫폼 바이오케미컬 생산에 활용하며, 다양한 바이오부품/소자 및 유전자 회로는 국내외 바이오화학 기업에 지속적으로 기술 이전을 추진
○ 바이오화학 합성 스마트 세포공장기술은 지식경제부에서 추진 중이 바이오화학 2.0사업, 차세대 에너지기술 개발 사업 등에 연계활용 될 것임
○ 본 연구에서 개발한 초고속 효소탐색 및 개량을 위한 유전자회로 기술은 단백질 공학을 통한 효소의 개량과 scaffold 시스템의 최적화를 통해 국제적 경쟁력을 확보할 것임. 신기능 효소의 개발은 거대 외국 효소회사로부터의 수입 대체를 가져올 수 있을 뿐 아니라, 수요가 급증하고 있는 국내 효소산업기반 강화에 기여할 것임.
○ 의약-에너지-화학-환경 분야에 적용할 수 있는 대사공학용 핵심 바이오부품기술을 개발하고, 친환경 바이오소재 생산에 이용함. 예를 들어 원유의 리파이너리(petroleum refinery)에서 공급되던 이소프렌을 청정 바이오 리파이너리(Bio-refinery)를 통해 생산하는 기술은 탄소저감 바이오생산기술로 활용될 수 있음.