C1 가스는 이산화탄소, 일산화탄소 등 단일 탄소로 이뤄진 가스를 말한다. 현재까지 자연계에 알려진 C1 가스를 유기물로 전환하는 대사회로는 총 6개이며, 식물의 광합성이 대표 사례다.

연구팀이 이번에 규명한 대사회로는 현재까지 알려진 관련 대사회로 중 가장 우수한 효율을 갖고 있어 향후 C1 가스를 고부가가치 생화학물질로 전환하는 산업적 응용에 활용 가능할 것으로 기대된다.

연구팀은 아세토젠 미생물 중 하나인 클로스트리디움 드라케이(Clostridium drakei)가 이산화탄소 흡수 시 다른 미생물에 비해 빠른 성장 속도를 나타내는 점에 주목했고, C1 가스 전환효율을 높일 실마리를 찾아낼 수 있을 것으로 예측했다.

이후 차세대 시퀀싱 기술을 이용한 게놈서열 및 유전자 분석을 통해 디지털 가상 세포를 구축하고 C1 가스의 흡수 대사경로 효율을 예측한 결과, 현재까지 보고되지 않은 새로운 7번째 대사회로의 존재를 발견했다. 우드-융달 대사회로와 글리신 생합성 대사회로가 결합돼 C1 가스 고정과 동시에 세포 생장에 필요한 에너지를 획득하는 새로운 형태의 대사회로의 존재를 규명한 것이다.

연구팀은 대사회로를 구성하는 유전자의 발현량, 동위원소를 이용한 대사경로 흐름 추적, 유전자가위 기술 등을 통해 클로스트리디움 드라케이 미생물이 실제로 새로운 대사회로를 사용해 C1 가스를 흡수하는 것을 증명했다.

더불어 관련 유전자들을 세포 생장 속도가 느린 다른 아세토젠 미생물에 도입한 결과, 빠른 속도로 C1 가스를 사용헤 생장함을 확인했다.

조병관 교수는 “연구팀이 발굴한 신규 C1 가스 고정 대사회로를 이용해 아세토젠 미생물의 느린 생장 속도로 인한 고부가가치 생화학물질 생합성 한계를 극복할 수 있기를 기대한다”고 말했다.