붉은색 천연 색소인 카르민산은 매니큐어, 립스틱 등 색조 화장품은 물론 딸기우유, 사탕 등 식품에도 쓰인다.
연지벌레에서 추출해 만드는 데 페루나 카나리아 제도 등 한정된 지역에서만 재배가 가능한 데다, 연지벌레에서 기인한 단백질 오염물질이 알레르기 반응을 일으키는 문제가 있다.
이에 따라 연지벌레를 사용하지 않는 카르민산 생산 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 연지벌레와 곰팡이를 제외한 다른 미생물에서는 카르민산 생산이 보고된 바 없다.
연구팀은 폐목재나 잡초 등 바이오매스에서 생산된 포도당을 에너지원으로 사용해 카르민산을 생산할 수 있는 대장균 균주를 세계 최초로 개발했다.
그동안 카르민산 생합성 경로의 일부가 밝혀지지 않아 카르민산 생산 미생물 개발에 어려움이 있었다.
연구팀은 우선 '타입 Ⅱ 폴리케타이드 생합성 효소'를 최적화해 카르민산의 전구체(전 단계 물질)를 생산하는 대장균 균주를 개발했다.
이어 기존 문헌에 보고된 생화학 반응 데이터베이스(DB)를 분석해 대장균 내에서 작용할 것으로 예상되는 효소 후보군을 선정했다.
이후 세포 배양 실험과 가상 시뮬레이션을 통해 개량한 효소를 적용, 카르민산을 만들어내는 대장균 균주를 개발했다.
이번에 개발한 효소를 적용해 카르민산뿐만 아니라 알로에에서 생산되는 미백제인 알로에신도 생산할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.
연구팀 양동수 박사는 "연지벌레를 사용하지 않는 카르민산 생산 경로를 구축한 것은 세계 최초"라며 "기술이전을 통해 수년 내 대량생산이 가능할 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국화학회지'(Journal of the American Chemical Society) 지난 2일 자 온라인판에 실렸다.
