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출처: 과학기술일보

과학기술일보, 베이징, 8월 13일(장멍그란 기자) 취리히 소재 스위스연방공과대학 공식 홈페이지에 따르면 이 학교 연구팀은 박테리아를 이용해 셀룰로오스를 생산하는 새로운 방법을 제안했다. 이 방법은 자연 선택의 진화 메커니즘을 따르므로 과학자들은 수만 개의 박테리아 변종을 신속하게 번식시키고 가장 많은 셀룰로오스를 생산하는 계통을 선택할 수 있습니다.

과학자들은 미생물을 원하는 제품을 더 빨리 대량 생산할 수 있는 살아있는 '생산 공장'으로 바꾸려고 노력해 왔습니다. 이를 위해서는 박테리아 게놈의 표적화된 변형이나 가장 적합한 박테리아 균주의 배양이 필요합니다.

아세트산 박테리아 K.sucrofermentans는 고순도 셀룰로오스를 생산할 수 있습니다. 셀룰로오스 소재는 상처 치유를 돕고 감염을 예방하며 생의학 응용 분야, 포장재 및 직물 분야에서 수요가 높습니다. 그러나 이 세균의 야생형은 성장이 느리고 셀룰로오스의 생산량이 제한되어 있어 생산량을 늘릴 수 있는 방법을 찾아야 했다.

연구팀은 새로운 방법을 이용해 기존 균주보다 70% 더 많은 셀룰로오스를 생산하는 여러 아세트산균 변종을 성공적으로 배양했다.

연구팀은 먼저 박테리아 세포에 자외선을 조사하여 박테리아 DNA의 부위를 무작위로 파괴했습니다. 그런 다음 DNA 손상이 복구되는 것을 방지하기 위해 박테리아를 암실에 배치하여 돌연변이를 유도했습니다. 그들은 작은 도구를 사용하여 작은 영양 용액 한 방울에 각 박테리아 세포를 캡슐화하고 세포가 특정 기간 동안 셀룰로오스를 생성하도록 허용했습니다. 잠복기 후에 형광 현미경을 사용하여 어떤 박테리아 세포가 가장 많은 셀룰로오스를 생산하는지, 어떤 박테리아 세포가 셀룰로오스를 생산하지 않거나 거의 생산하지 않는지 분석했습니다.

연구팀은 새로 개발된 분류 시스템을 사용하여 다량의 셀룰로오스를 생산하도록 진화한 박테리아 세포를 자동으로 분류했습니다. 분류 시스템은 완전 자동화되어 있으며 매우 빠릅니다. 레이저로 500,000개의 물방울을 스캔하고 셀룰로오스 함량이 가장 높은 물방울을 분류하는 데 몇 분 밖에 걸리지 않습니다. 최종적으로 셀룰로오스 생산량이 야생형보다 50%-70% 더 높은 4개의 균주가 선택되었습니다.

아세토박터 세포는 유리병 안의 공기와 물의 경계면에서 자라며 셀룰로오스 매트를 생성하도록 진화했습니다. 이 패드의 자연 중량은 2-3mg이고 두께는 약 1.5mm입니다. 진화된 변종은 야생형보다 거의 두 배나 무겁고 두꺼운 셀룰로오스 매트를 생산했습니다.

팀의 다음 단계는 실제 산업 조건에서 새로운 미생물을 테스트하는 것입니다.

셀룰로오스는 자연에서 가장 널리 분포되어 있고 풍부한 다당류입니다. 일부 아세트산 박테리아 균주는 셀룰로오스를 합성할 수 있지만 자연 조건에서의 합성 속도는 인간의 요구를 충족시키기에는 너무 느립니다. 이번에 연구팀은 '자연선택법'을 모방해 다량의 셀룰로오스를 생산할 수 있는 세포를 남겨두고, '게으르고 미끄러운' 세포를 제거하고, 아세트산 박테리아 세포가 '진화'하도록 돕는다. 새로 개발된 분류 시스템은 셀룰로오스 생산에 있어 "좋은 직원"이 누구인지 한눈에 "인식"하는 데 중요한 역할을 합니다. 다음으로, 과학 연구자들은 이 진화된 아세트산 박테리아가 산업 생산에서 생산량과 소득을 증가시키는 역할을 할 수 있는지 추가로 검증할 것입니다.