<기고- 심준수 국립농업과학원 생물소재공학과>

식물 시스템을 이용한 단백질 생산

식물은 인간에게 필요한 기초 영양분을 공급하는 에너지원으로 없어서는 안 될 소중한 존재이다. 우리에게 필요한 식량을 제공할 뿐만 아니라 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하여 공기를 정화시키기도 하고 최근에는 의약품이나 산업용 소재의 원료로도 쓰이는 등 여러 가지 용도로 사용된다.
또한 다른 식물이나 동물로부터 에너지를 섭취하는 인간과 달리 스스로 에너지를 생산해 낼 수도 있는데 빛에너지를 이용한 광합성 작용을 통해 이산화탄소와 뿌리에서 흡수한 수분으로 포도당을 생성하고 이를 에너지로 이용한다.

이처럼 식물은 다양한 능력을 가지고 있어 단백질을 생산할 수 있는 시스템도 보유하고 있다. 합성된 단백질은 식물의 성장에 이용되거나 씨앗, 줄기, 뿌리 등에 저장되어 생식활동에 쓰이기도 한다. 식물은 자체 능력으로 다량의 단백질을 합성할 수 있기 때문에 기존의 다른 시스템에 비해 낮은 비용으로 유용한 단백질을 생산할 수 있는 매우 이상적인 시스템이다.

세균을 활용한 미생물 시스템은 재조합 단백질을 쉽게 대량 생산 할 수 있지만 단백질 합성 후 변형과정이 일어나지 않는 문제가 있어 당단백질 생산에는 적합하지 않다. 또한 인체 내에 존재하는 형태와 가장 가까운 당단백질을 생산할 수 있는 포유동물 세포배양 시스템 같은 경우 생장조절물질 및 배지 등의 사용이나 대량생산을 위한 설비확충에 많은 비용이 드는 문제점도 가지고 있지만 인체에 감염할 수 있는 바이러스나 프리온 단백질의 위험을 내포하고 있다.

반면에 식물시스템을 이용하여 생산된 재조합 당단백질은 포유동물 세포배양과 세균 및 효모 배양 시스템에서 존재할 수 있는 각종 오염원의 감염위험이 적어서 안정적이라 할 수 있고 폐기물 또한 친환경적이기 때문에 현재의 심각한 환경오염문제의 해결책이 될 수 있다.

식물시스템을 이용한 생산은 식물이 과거부터 지금까지 이어져 내려온 재배와 수확을 경험으로 한 체계가 이미 잘 구축되어 있을 뿐 아니라 동물이나 미생물 시스템에 비해 대량생산을 위한 비용이 저렴하기 때문에 경제적이라 할 수 있다. 또한 식물체 조직 내 특정 부위에 재조합 단백질의 발현을 집적시켜 추출 및 정제를 쉽게 하고 저장성을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 이와 관련한 많은 연구가 진행되고 있다.<농촌진흥청 국립농업과학원 생물소재공학과 심준수>  kenews.co.kr