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2008년 10월 24일 금요일

초록색 형광 고양이?

재미있는 기사입니다.

초록색으로 빛나는, 유전자 조작 형광 고양이

어둠 속에서 녹색 빛을 내는 미국 최초의 '형광 고양이'가 탄생되었다고 23일 애틀랜타 저널 등 미국 언론들이 보도했다. 어둠 속에서 밝게 빛나는 '형광 고양이'는 미국 뉴올리언스에 위치한 오더번 멸종위기 동식물 연구센터의 과학자들이 유전자 조작을 통해 만든 것이다.

대만, 한국 등의 과학자들이 녹색 빛을 내는 형광 돼지, 붉은 빛으로 변하는 고양이 등을 만든 적이 있지만, 미국에서 형광 고양이가 탄생된 것은 이번이 처음이라는 것이 언론의 설명.

저 애틀랜타 저널은 애틀랜타 지역의 신문 이름입니다. Atlanta Journal Constitution, 줄여서 AJC라고 부르죠. 한국에서는 가끔 저널이라고 소개가 되는데 이름이 저널이지 실제는 일간신문입니다. 죠지아에서 가장 큰 신문이죠. 미국은 각 동네마다 제일 큰 신문이 있으니까요. 아무튼 그 원문을 찾아보니 이것이더군요. 

Glow-in-the-dark cat a genetic success (Atlanta Journal Constitution)

그런데 위 국내 기사에도 있지만 사실 이 기술은 이전에도 보고된 적이 있었고 우리나라 (경상대 공일근 교수님 연구팀)에서 성공해서 전 세계적으로 뉴스가 되었던 것입니다. 미국 NBC 뉴스에서 뽑은 별난 과학뉴스 (2008 Weird Science Award) 1위에 뽑히기도 했었죠.

사진 출처 : http://gj.cnbnews.com/category/read.html?bcode=26928


‘형광 고양이’ 美 MSNBC 별난과학뉴스 1위 (BRIC)
CLONED CATS THAT GLOW?!  (MSNBC news)

South Korean scientists say they have cloned cats whose genes have been altered so that they glow in the dark - taking advantage of a technological twist that could someday be used to make more dramatic genetic changes in all sorts of creatures. A research team at Gyeongsang National University, headed by Kong Il-Keun, produced several kitty clones in January and February, the government-managed Korea.net news service reported Wednesday. This week the scientists showed off the cats, which now weigh about 7 pounds (3 to 3.5 kilograms) and glow a dull red under ultraviolet light.

이번에 나온 고양이와 과거 우리나라 연구진에 의한 고양이의 차이점이 있다면 우리나라의 기술은 녹색형광단백질(GFP)이 아니라 적색형광단백질 (RFP)을 이용했다는 것입니다. 녹색형광단백질은 이번 노벨화학상의 주인공이죠. 아마 그래서 미국 언론에서 자국에서 만든 녹색형광고양이 뉴스가 주목을 받은 것 같습니다. 하지만 우리에겐 별로 새로울 것이 없죠.

그런데 왜 고양이에게 저런 몸쓸 짓(?)을 할까요? 고양이를 밤에 잃어버리지 않기위해? 그게 아니고 실은 유전자가 어디로 타게팅되는지 알아보기 위해서라고 합니다. 궁극적으로는 유전자치료 (gene therapy)가 목표겠죠. 그러고 보니 AJC의 기사에 이런 부분이 있군요.
The fluorescence gene will go alongside the cystic-fibrosis gene and make it easy to spot. The long-term goal of this process, for which there is no timetable, is the production of what Gomez calls a “knockout gene."

2008년 6월 30일 월요일

2008 한국미생물생명공학회 참관기 - Biopolymer 세션

지난 주에 한국미생물생명공학회 annual meeting이 열렸습니다. 여러가지 재미있는 발표들이 많이 있었지만 개인적으로 두가지 세션이 가장 흥미로왔습니다. 그 중의 첫번째가 바로 Industrialization and commercialization of promising biopolymer라는 제목으로 이루어진 바이오폴리머 세션이었습니다.

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바이오폴리머 세션의 연사들과 발표제목들입니다.


연사는 모두 4분이었는데 특히 LG화학의 이한승 박사님의 hyaluronic acid (HA)에 대한 발표가 제일 인상깊었습니다. 생각보다 다양한 HA의 쓰임이 있더군요. 지금까지는 보통 관절염 치료용 주사제로만 알고 있었는데 최근에는 미용제제인 주름 filler로 많이 사용된다고 합니다. 현재 주름 filler의 65%가 HA제품이라고 하네요. HA는 체내에 존재하고 또한 자연적으로 분해되기 때문에 부작용이 적지만 일정 기간 (6개월)이 지나면 다시 맞아야 한다는군요.

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그림 출처 : Lehninger, The Principles of Biochemistry (4th ed)

HA는 hyaluronan 이라고도 불리우는데 glucuronic acid (GlcA)와 N-acetylglucosamine (GlcNAc)가 beta 1,3 결합으로 연결된 이당류를 하나의 단위로 하여 이 이당류가 다시 beta 1,4 결합으로 연결된 다당류입니다. (옆 그림 참조)

이와같은 종류의 세포내 다당류를 GAG (glycosaminoglycan) 라고 부릅니다. 이름 그대로 당-아미노당의 중합체라는 뜻이죠. 그런데 대부분의 GAG는 황산기 (sulfate)가 붙어있는데 HA는 유일하게 황산기가 없는 GAG입니다.

이 HA는 원래 닭벼슬에 많이 존재해서 닭벼슬로부터 추출해서 만들었으나 최근에는 Streptococcus  (ATCC 35246)류 세균을 hyaluronidase 활성이 없는 놈으로 돌연변이시켜 발효 생산된다고 합니다.

두 번째 발표는 제가 워낙 오랜 동안 관심을 가져왔던 키틴/키토산에 관한 내용이었는데 아미코젠의 정경화 박사님께서 발표를 하셨습니다. 가장 흥미를 끌었던 것은 최근 들어 GlcNAc에 대한 관심이 더 커지고 있는데 식약청에으로부터 피부보습효과가 있는 것으로 인정을 받았다고 합니다. 글루코사민 (GlcN)보다 GlcNAc가 다섯배 정도 더 비싸다고 알고 있는데 앞으로 글루코사민의 시대가 지나고 GlcNAc의 시대가 올 것인지 지켜봐야 겠습니다.

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사진 출처 : 중앙일보

그리고 세번째 발표는 콩으로 유명한 풀무원식품의 김태락 박사님이 하셨는데 소위 gamma-PGA (Poly-gamma-glutamate, 폴리글루탐산)에 관한 내용이었습니다. 억울하게(?) 화학조미료로 악명이 높은 MSG의 글루탐산이 gamma 탄소를 통해 펩타이드 결합을 한 폴리머이지요. 제가 유일하게(?) 먹다가 실패한 음식인 낫또 (일본식 청국장)에 많이 들어있는 성분으로서 사진에서 보이는 끈적끈적한 실 같은 것이 바로 PGA입니다. 면역력을 높여주고 등등등 몸에 좋다는 식품에는 다 등장하는 그 물질이지요.

마지막 주제는 beta-glucan에 대한 내용이었는데 일본 교수의 발표를 듣다가 나와버렸습니다. 도저히 알아듣기가 어려워서 말이죠. 차라리 일본어로 발표를 했으면 나았을텐데...^^


아무튼 오랜만에 학회에 가서 이런 저런 이야기들을 듣다보니 나름 refreshment가 되었네요.

2008년 6월 15일 일요일

"쓰레기 먹고 원유 배출하는 벌레 찾는다"는 오역!

포탈사이트 메인에 걸린 "쓰레기 먹고 원유 배출하는 벌레 찾는다" 라는 기사를 보셨을지도 모르겠습니다. 이 뉴스는 영국의 The Times의 기사 "Scientists find bugs that eat waste and excrete petrol"을 번역 요약한 기사입니다. 제목만 보면 맞는 것 같지요? 하지만 사실 여기서 bugs를 "벌레"라고 하는 것은 무리가 있습니다. 그냥 세균, 균, 미생물 정도로 번역을 하는 것이 맞지요.

 
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위의 더 타임즈 기사의 부제를 보면

Silicon Valley is experimenting with bacteria that have been genetically altered to provide 'renewable petroleum (유전적으로 변형시킨 세균을 가지고 재생 석유를 만들기 위해 실리콘밸리에서 실험을 하고 있다.)

라고 나와 있습니다. 벌레는 우리말에서는 거의 곤충으로 사용되는데 반해서 영어에서는 종종 미생물에도 사용됩니다.

이 기사의 의의는 여지껏 주로 미생물을 이용한 재생에너지는 바이오에탄올이나 바이오디젤 수준이었는데 실리콘 밸리의 LS9이라는 회사가 유전자 변형 세균을 이용하여 crude oil (정제하면 petrolium으로 사용가능한)을 발효생산할 수 있게 되었다는 내용입니다. 기사에도 나오있듯이 현재로서는 약 1000리터(1톤) 수준의 발효가 가능하다고 하는데 실제로 미국에서 1주일동안 사용되는 양을 만들려면 시카고 면적 규모의 발효가 필요하기 때문에 가야할 길은 아직도 멀고 멀다고 하겠습니다.  

오히려 기사 말미에 좀 더 좋은 정보가 있는데,

Power points

— Google has set up an initiative to develop electricity from cheap renewable energy sources (구글도 값싼 재생에너지원으로 부터 전기를 만드는데 착수했다.)

— Craig Venter, who mapped the human genome, has created a company to create hydrogen and ethanol from genetically engineered bugs (인간게놈프로젝트의 한 주체였던 크레익 벤터가 유전자변형미생물로부터 수소와 에탄올을 생산하는 회사를 만들었다.)

— The US Energy and Agriculture Departments said in 2005 that there was land available to produce enough biomass (nonedible plant parts) to replace 30 per cent of current liquid transport fuels (미국 에너지성과 농무성이 2005년 현재 액체운송연로의 30%를 대체하기위하여 충분한 바이오매스를 생산할 대지를 마련했다)


등등이 있습니다. 이 중에 과학계의 이단아 크레익 벤터 박사의 이야기는 얼마전에 기사화되기도 했었지요.

박테리아로 달리는 자동차시대 '성큼'
CO2 먹고 연료생산하는 ‘에너지 박테리아’ 만든다

아무튼 바이오에너지와 관련된 논의와 연구들이 점점 많아지고 있는데 당장 실현가능한 바이오에탄올 정도를 제외하면 과연 얼마나 실용화가 될지는 좀 더 두고봐야겠습니다.  


2008년 5월 22일 목요일

What a nice PCR song!!!

아, 이 노래 중독성이 있습니다. 소위 PCR song인데요 태공망님께서 올리신 유튜브의 동영상에서 보았습니다. 열심히 가사를 받아 적다가 갑자기 구글을 돌려보자는 생각이 들어서 구글을 돌렸더니 가사가 떡, 하니 나오네요. (그래서 번역까지 해서 포스팅을 하고나니 태공망님 게시물에도 가사가 접혀져 있었다는... 시간 아까워라...)



The PCR Song by Scientists for Better PCR

There was a time when to amplify DNA, (DNA를 증폭해야 할 때가 있었지)
You had to grow tons and tons of tiny cells.(그때는 수많은 세포를 키워야만 했다고!)
(Oooh) Then along came a guy named Dr. Kary Mullis, (그런데 캐리 멀리스 박사가 나타나)
Said you can amplify in vitro just as well. (세포밖에서도 증폭이 가능하다고 말했네)

Just mix your template with a buffer and some primers, (단지 주형DNA를 버퍼와 프라이머와 섞고)
Nucleotides and polymerases too. (뉴클레오타이드와 폴리머레이즈와도 섞으라고)
Denaturing, annealing, and extending, (Denaturing, annealing, 그리고 extending)
Well it’s amazing what heating and cooling and heating will do. (heating,cooling, heating이 만들어내는 놀라운 일이라니!)

[Chorus]
PCR when you need to detect mutation (detect mutation) (PCR, 돌연변이를 알아내고 싶을 때)
PCR when you need to recombine (recombine) (PCR, DNA 재조합이 필요할 때)
PCR when you need to find out who the daddy is (who’s your daddy?) (PCR, 누가 당신 아버지인지 알고 싶을 때)
PCR when you need to solve a crime (solve a crime) (PCR, 범죄를 해결하고 싶을 때)
[x2]

[Advertisement]
(PCR) To all the scientists out there doing PCR, Bio-Rad salutes you with the all-new 1000 series thermal cycling platform. (PCR을 수행하는 세상의 모든 과학자들께, Bio-Rad는 새로운 1000시리즈 PCR 기계로 인사를 드립니다!)

가사의 출처는 : http://practicality.wordpress.com/2008/01/13/the-pcr-song-with-lyrics/


아, 이 노래의 감동은 PCR을 해 본 사람만이 느낄 수 있을 겁니다. 그렇지 않아도 다음 주 쯤에 PCR 실험을 가르쳐야 하는데 너무 좋은 노래군요. 게다가 이번 학기에 Bio-Rad의 Thermal cycler를 샀는데 말입니다. ^^

그런데 이 노래는 거의 확실히 USA for America를 모방한 것 같군요. 윌리 넬슨, 킴 칸스, 스티비 원더, 브루스 스프링스틴의 이미테이션 정도는 알겠네요. 아무튼 노래는 모방가수들이 불렀고 출연자는 바이오-래드의 직원들이라고 하네요. 모두들 립싱크를 했다는군요.  

간만에 We are the World도 들어볼까요?



2008년 4월 2일 수요일

바이오연료는 사기다?

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위 그림은 이번주 타임지 표지입니다. The Clean Energy Myth! 작년 봄까지만 해도 우려의 목소리 정도였으나 기름값이 계속 치솟고 게다가 곡물값까지 올라가자 이제 비판의 목소리가 점점 커지고 있습니다. 잡지 속 기사의 제목은 아예 The Clean Energy Scam (청정에너지 사기!)입니다. 한 번 읽어보는 것이 좋겠습니다.

http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,1725975,00.html

원문으로 보실 분들은

여기 클릭하세요.


이 문제에 대해서 우리나라에선 이미 오마이뉴스에서 한 번 시리즈로 다룬 적이 있습니다. 오마이뉴스는 이런 보도에서 너무 한쪽 의견을 대변하는 경향이 있지만 (특히 GMO관련되서) 그래도 읽어보면 몰랐던 사실들을 알게 됩니다.

2008년 2월 27일 수요일

10 Emerging Technologies 2008 - Cellulolytic Enzymes

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이 블로그에도 몇 번 소개한 적 있었던 MIT Technology Review의 10 Emerging Technologies 2008 이 최근 발표되었네요. 하지만 올해엔 더욱 여러가지 생각을 하게 하는 것이 있었으니 바로 Cellulolytic Enzymes 이 그 열번째 자리를 차지했다는 것입니다.

여기서 Cellulolytic Enzymes란 섬유소를 분해하는 효소를 총칭하는 것으로 가장 대표적인 것으로 세제나 청바지 물빼는 데 사용하는 cellulase가 있습니다. 그런데 이 효소는 이미 가장 잘 알려진 효소이고 산업적으로도 다양하게 사용되는 효소입니다. 하지만 이 효소가 다시 주목을 받는 이유는 바로 바이오연료 (Biofuel), 특히 그 중에서도 bioethanol 때문입니다.

이미 이 블로그에도 작년초부터 몇 번 다룬 바 있습니다. 바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 상승하고 있다는 이야기, 그래서 가용 식량 작물이 아닌 셀룰로직 바이오매스를 이용한 cellulosic ethanol에 대한 관심이 상승하고 있고 미국 에너지성 (DOE, Department of Energy)에서 6곳을 지정해서 생산시험을 하고 있다는 이야기, 그리고 작년 여름에 제가 있던 곳을 포함해서3곳의 컨소시엄을 DOE가 지정했다는 뉴스 등을 말입니다.

최근에 새우깡 가격이 오르고 라면값이 오른다는 것도 이와 무관하지 않습니다. 또한 바이오에탄올에 대한 반대의 목소리도 꾸준해져서 얼마전에 오마이뉴스에서 브라질의 사탕수수 농장의 바이오에탄올 생산에 관한 시리즈물을 다룬 적도 있습니다. 결국 가능한 최선의 대안 중 하나는 바로 cellulosic ethanol이고 이를 위해서는 셀룰로스를 미생물이 이용할 수 있는 당으로 분해하는 것이 가장 중요한 key step이 되는 것이지요.

이 Cellulolytic enzymes의 연구자 대표로 소개된 연구자는 바로 프란시스 아놀드 (Francis Arnold)입니다. 프란시스 아놀드는 캘리
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포니아 공대 (칼텍)의 교수로서 분자 진화와 효소 연구에 있어서는 가히 독보적인 존재의 하나죠. 예전에 벤처기업이 있었을 때 아놀드 방에서 나오는 논문과 특허를 수집, 정리하는 것이 중요한 일의 하나였습니다.

결국 가장 많이 연구된 효소의 하나인 cellulase인데도 이 효소가 10 Emerging Technologies 2008 에 선정이 된 이유는 아직도 안정하고 빠르게 셀룰로스를 당화시킬 수 있는 효소가 드물다는 이야기죠. 게다가 당화 시킨 포도당을 알콜 발효로 전환시키는 효율도 높여야 하겠구요.

글루코스의 알파 결합물인 전분과는 달리 글루코스 베타 결합물인 셀룰로스의 분해는 생각만큼 쉽지 않습니다. 더 큰 문제는 셀룰로스는 보통 리그니, 헤미셀룰로스 등과 섞여 있기 때문에 천연 바이오매스를 전처리 없이 사용하기가 어렵습니다. 그래서 새로운 효소를 자연계에서 찾는 것과 아울러 기존의 효소들을 유전공학적인 방법으로 개량해 내는 기술이 필요한 것이죠. 그 기술을 분자 진화, 또는 directed evolution이라고 합니다.
 
이런 기술에도 극한미생물이 사용되곤 합니다. 그 예가 작년 5월 한겨레신문에 소개된 "볏짚으로 가는 자동차 달려온다" 라는 기사입니다. 이 기사에서 소개된 특별한 기술은 바로 이것이었습니다.

바이오가솔의 핵심기술은 70도의 높은 온도에서 이뤄지는 목당 발효공정이다. 랑바드는 “아이슬란드 간헐천에서 채집한 호열박테리아를 활용해 높은 에탄올 변환율을 달성했다”고 소개했다.

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이렇듯 고온성 미생물은 다양한 곳에 응용이 가능합니다. 슬슬 저도 이쪽 연구 준비를 해야겠습니다.^^

(한가지 우스개 소리를 하고 마치자면 제가 석사과정에 들어와서 처음 했던 연구가 바로 이 cellulase효소 유전자 클로닝이었습니다. 그 때 생각보다 일찍 성공을 했기에 지금까지 당관련 효소 유전자를 만지작 거리고 있지요. 그런데 그 과제가 동력자원부 과제였는데 모두들 그거 해봐야 안된다고 그랬던 사람들이 지금 이 뉴스들을 보면 과연 기분이 어떨까요. 여전히 안되는 것이라고 할까요???)


* 사진은 모두 Technology Review에서 인용했습니다.

2007년 10월 23일 화요일

2007 Asian Bio-Hydrogen Symposium

2007 Asian Bio-Hydrogen Symposium이 11월 둘째주 대전의 유성 리베라 호텔에서 있다고 합니다. 에너지기술연구의 바이오 하이드로젠 연구팀이 준비를 하고 계신 모양입니다. 처음엔 참석해볼까 하다가, 11만원의 등록비가 솔직히 좀 부담이 되어서 고민중(?)입니다.

그런데 연사들을 보다가 깜짝 놀랐습니다. 후지레바이오의 패트릭 존스 박사가 오는 군요. 여담이지만 저 회사에 제가 들어가서 바로 이 바이오 수소 연구를 할 뻔 했었습니다. 미국의 제 보스가 추천해줘서 나름 좋은 오퍼도 받았고 형식적인 면담만 남겨놓았었는데, 제 아내가 대학원에 입학하게되어서 결국은 미국에 남았죠. 메일을 주고받으면서 참 젠틀한 사람이다라는 좋은 인상을 받았는데, 한국에 온다고 하니 한 번 가서 만나보고 싶다는 생각도 드는군요.

아래는 프로그램입니다. 한국에서도 이런 에너지 연구가 더욱 활성화되었으면 좋겠네요. 

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더 자세한 정보는 아래를 클릭하세요.

http://bioh2.co.kr/index.html

2007년 6월 27일 수요일

DOE 바이오에너지 연구센터 3곳 선정

드디어 DOE에서 펀딩하는 바이오에너지 연구센터 세 곳이 선정되었습니다. 제가 일하는 연구소와 제 보스도 포함이 되어서 아주 좋은 분위기입니다.^^

그 세곳은 다음과 같습니다.

1. BioEnergy Science Center (BESC)

The Oak Ridge National Laboratory,
The National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colo.;
The Georgia Institute of Technology, Atlanta;
The  University of Georgia, Athens,
The University of Tennessee, Knoxville.

등의 연구기관이 참여하고 Diversa (새 이름은 Verenium), Mascoma 등의 기업이 함께 참여합니다.

2. Great Lakes center

the University of Wisconsin,
Michigan State University, East Lansing;
the Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Wash.;
the Lucigen Corporation, Middleton, Wis.;
the University of Florida, Gainesville;
Oak Ridge National Laboratory;
Illinois State University, Normal;
and Iowa State University, Ames

등의 연구기관이 참여한다고 합니다.

3. Joint Bioenergy Institute

the Lawrence Berkeley National Laboratory in California,
Sandia National Laboratories;
Lawrence Livermore National Laboratory;
the University of California, Berkeley;
the University of California, Davis;

라고 하네요.

각 센터는 앞으로 5년 이내에 새로운 바이오에너지 관련 기술을 개발하는 일을 맡게되며 특별히 cellulosic ethanol, biodiesel 등의 연구를 진행할 것으로 생각됩니다. 각 센터는 매년 2천5백만불 (약 250억)의 지원금을 받는다고 하는군요.
 

좀 더 자세한 뉴욕타임즈의 기사 전문은 아래를 클릭하시길...

 

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2007년 4월 12일 목요일

바이오에탄올 덕분에 옥수수값이 두배 상승

이번 주 (2007년 4월 16일자) 경제잡지 포춘 (Fortune)에 흥미로운 기사가 실렸습니다. 제목은 The Great Corn Gold Rush 입니다. 닷컴 버블에 빗대어 닷콘 버블 (dot-corn bubble)이라는 용어를 사용하였군요.

최근 바이오에탄올의 붐이 불어서 미국에서 옥수수 값이 두 배로 올랐다고 합니다. 1 bushel (8갤런, 약 35리터)당 가격이 4불정도가 되었는데 2000년도에 비해 두 배 정도 오른 가격입니다. 역대 최고가격은 극심한 가뭄이 있었던 1996년에 bushel당 5불을 했던 것이라네요.

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왼쪽의 그림에 잘 나타나 있습니다만 2006년 117억6천만 bushel 생산한 중에서

약 50%는 동물사료로,
19%는 수출,
18%는 바이오에탄올 생산,
11%는 식품용으로 사용되었다고 합니다.












하지만 지난 번에 말씀드린 대로 식량자원인 옥수수를 이용하는 것에 대한 비판도 만만치 않은데 아래 한국경제신문의 기사에 나온 보고서를 인용하면,

"바이오 연료에만 의존하면 세계적으로 기아 상황을 악화시킬 소지가 있다"면서 "세계은행 등 여러 기관에서 나온 연구논문들에 따르면 주요 곡물 가격이 1% 오를 때마다 전 세계 빈민층의 칼로리 소비량이 0.5% 줄어드는 것으로 추정된다"고 하네요.

하지만 지난 번 사이언스의 뉴스에 나온 셀룰로스를 이용한 에탄올 생산이 가능해진다면 이런 문제는 다 해결이 가능하겠다는 생각이 듭니다. 물론 미생물의 전분 이용성과 셀룰로스 이용성은 상당히 차이가 나기 때문에 발효효율을 어디까지 끌어올릴 수 있느냐가 중요한 문제가 되겠죠.


2007년 4월 6일 금요일

바이러스로 배터리를? (생물전지)

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이번 주 타임지의 특집은 지구 온난화에 대한 이야깁니다. 지난 번 아카데미 시상식의 주인공 대접을 받았던 앨 고어의 <불편한 진실 (An Inconvenient Truth)>의 반향이 그만큼 큰 것일까요.

그 중에 지구 온난화를 방지하기 위핸 재미있는 연구들이 소개되었는데 눈길을 끈 한 사람이 있었습니다. 이름은 Angela Belcher이고 MIT의 재료공학과, 화학공학과의 교수입니다.


(옆의 사진은 지난 아카데미 시상식에 레오와 함께 스탠딩 코미디를 보여줬던, 마틴 스코세지와 함께 최고의 주목을 받았던 앨 고어 전 부통령)





Angela Belcher 교수의 연구는 바이러스를 이용한 전기의 생산입니다. 생물전지에 관한 연구는 보통 세균을 이용한 전기생산이 많은 주목을 받았습니다. 메사추세츠 대학의 Derek Lovley 교수팀이 Geobacter라는 세균을 이용한 미생물전지 연구를 하는 대표적인 인물이죠. 하지만 최근에는 바이러스를 이용한 전기의 생산이 주목을 받고 있네요. 원리는 아래에 있는 그림과 같습니다.

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(위 그림 출처는 중앙일보)

재미있는 것은 주연구자들이 한국분들이네요. 이런 기술이 상용화된다면 한국인들의 활약이 기대되는군요. 좋은 일이네요. 아래 링크들도 참고하시길...



2007년 3월 31일 토요일

미국의 바이오매스 이용과 바이오에너지

여러 학회의 동향지들은 의외로 많은 정보들을 잘 다이제스트 해 놓은 경우가 많습니다. 조금 오래된 정보이긴 하지만 화학공학정보연구센터에서 제공하는 전문연구정보 통합검색을 이용하면 알짜배기 정보들을 접할 수 있습니다. 그 중에서 2002년 일본공업신문사 지구환경 8, 9월호에 실린 글을 소개한 ,

바이오매스-미국(1) 선진국 중에서 최대의 바이오매스 이용국
바이오매스-미국(2) 바이오매스 이용화학제품의 활동과 영향 

이라는 글은 조금 오래된 글이긴 하지만 미국의 바이오매스 이용에 대한 변천사를 보여줍니다. 원문을 보실 분은 위를 클릭하시거나 아래를 참고하시길...  

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또 하나의 대체에너지 Cellulosic Ethanol (바이오에탄올)

 
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개인적으로 석사과정에 입학했던 15년 전에 제가 처음으로 수행했던 연구 프로젝트가 있었는데 당시 동력자원부(동자부)의 과제였습니다. 셀룰로스를 이용하기 위한 셀룰로스 분해효소에 관한 연구였죠. 그 때 유전자 클로닝을 두 달 만에 운좋게(?) 성공하는 바람에 결국은 이 길로 들어섰다고 해도 과언이 아닐겁니다.

셀룰로스는 전세계에서 가장 많이 생산되는 바이오매스이자 매년 그냥 썪어 없어지는 물질입니다. 당시부터 이렇게 버려지는 바이오매스를 이용해서 유용물질을 생산하는 연구에 대한 이야기가 있었지만 솔직히 "그거 해서 진짜로 되겠냐?" 이런 소리도 많이 들었습니다. 그런데 지난 주 사이언스의 뉴스 포커스를 봤더니 결국엔 이십년 이상의 연구들이 결실을 봐서 결국 상용화 단계에 이르렀다는군요.

CELLULOSIC ETHANOL: Biofuel Researchers Prepare to Reap a New Harvest Robert F. Service
Science 16 March 2007: 1488-1491
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보통 "바이오에탄올" 하면 브라질을 떠올리고 사탕수수를 떠올립니다. 잘 알려진대로 브라질은 자신들의 풍부한 자원인 사탕수수를 가지고 바이오에탄올을 성공적으로 산업화시킨 나라입니다. 또 다른 바이오에탄올 소스는 옥수수 전분입니다. 전분은 알콜 발효에 좀 더 쉬운 원료죠.

하지만 사탕수수나 옥수수 전분은 그 자체로 식량으로 사용이 가능하고 가격이 상대적으로 높은데 비해 셀룰로스(정확하게는 셀룰로스와 헤미셀룰로스 리그닌 등을 전부 포함하는 cellulosic materials)는 버려지는 낙엽, 나무, 작물 부산물 이런 물질이기 때문에 자원재활용의 차원에서도 훨씬 강점이 있습니다. 다만 알콜발효에 이용하기에는 분해가 어려운 것이 문제였죠. 여기에 관한 수치들을 모아봤는데,

- U.S. could convert 1.3 billion dry tons a year of biomass to 227 billion liters (60 billion gallons) a year of ethanol. (1년에 13억톤의 바이오매스로부터 2270억 리터(6백억갤런)의 바이오에탄올 생산이 가능)
- in the process displace 30% of the nation's transportation fuel. (이는 미국내 전체 운송연료의 30%정도 대체가 가능한 정도의 양임)
-  A host of small and large chemical companies have jumped into the area, propelled by recent high gas prices and nearly $2 billion in private and venture-capital funding for biofuels last year alone. (작년에만 이와 관련한 회사에 20억불의 투자가 이루어졌슴)
-  And last month, the U.S. Department of Energy (DOE) announced awards of $385 million for six commercial-scale cellulosic-ethanol refineries (see table) that are expected to produce more than 130 million gallons of ethanol per year (DOE에서 6개의 회사에 3억8천5백만불을 지원하기로 했슴. 그 회사들의 생산능력은 연간 1억3천만 갤런임)

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- That's still just a small fraction of the some 5 billion gallons of corn-based ethanol produced in the U.S. annually. (아직은 연간 50억갤런에 이르는 옥수수전분을 이용한 바이오에탄올 생산에는 상당히 못미치는 양임)
- 브라질은 작년 기준 연간 42억 갤런의 바이오에탄올을 생산함.
- 2005년엔 미국은 약 40억 갤런의 바이오에탄올을 생산했고 이는 미국 전체 휘발류 사용량 1400억 갤런의 약 3%에 해당함.
- 미국은 2012년까지 75억 갤런 생산이 목표로하고 있슴 (2년전 국회요구사항).
- 2017년까지 350억 갤런의 대체연료 생산을 대통령이 목표로하고 있슴.
 
그런데 바이오에탄올의 생산에는 원료의 문제뿐만 아니라 발효균주의 선택 및 셀룰로직 머트리얼의 분해가 더  중요한 부분입니다. 그래서 대사공학적으로 에탄올 발효의 효율을 높여준 균주를 만들게 되었죠. 하지만 발효효율 뿐만아니라 에탄올에 대한 내성도 높아야 하는 등의 여러가지 문제가 있습니다. 이와 관련된 부분만 인용하면,

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아무튼 최근 미국에선 대체에너지에 대한 관심이 그 어느 때보다 높습니다. 유가는 고공행진을 하고 있고, 예상외로 바이오텍이 식품산업에서는 안전성의 문제로 크게 각광받지 못하면서 많은 연구자들도 다른 분야로 눈길을 돌리고 있다고 보여집니다. 이미 이와 관련한 연구를 하시는 분들이 국내에도 많이 계신데 좋은 성과들이 있었으면 좋겠습니다.
   

2007년 3월 23일 금요일

Tag Removal Proteases (His-Tag 제거용 등등)

단백질을 가지고 실험을 하는 것은 DNA work보다 훨씬 더 힘듭니다. 단백질을 순수 정제하는 것은 정말 노가다(?)에 가깝죠. 그래서 많은 이들이 어떻게든 정제를 쉽게 해보기 위해 만들어낸 것이 affinity tag 입니다. 가장 대표적인 것이 6xHis-tag이고 MBP (maltose binding protein), GST, CBP (chitin binding protein) 등등 여러가지가 있습니다. 하지만 이런 tag이나 커다란 단백질이 붙어있으면 여러가지로 방해가 되기 때문에 이 tag을 제거하는 방법들이 고안되었습니다. 아래는 tag 제거에 사용되는 단백질 분해효소들입니다.

제 개인적으로는 TEV protease가 제일 좋더군요. Thrombin이나 PreScission은 좀 문제가 있었고, 최근에 나온 HRV 3C나 TagZyme은 사용해 보지 못했습니다. 그런데 Invitrogen에서 파는 TEV는 생각보다 별로였습니다. TEV protease는 원래 stability가 매우 낮은데 invitrogen의 것도 그렇게 좋지 못한 것 같습니다. 그냥 이거 개발한 사람에게 클론을 보내달라고 하면 보내줍니다. ^^

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(위 그림은 인비트로젠의 브로셔 사진)

하지만 아래의 효소들은 다 나름대로 특징이 있습니다. 예를 들어 TEV나 HRV 3C는 효소 자체에 His-tag이 붙어있어서 His-tag 제거에는 최고입니다. His-tag가 제거된 단백질과 분리가 자연스럽게 되니까요.

Qiagen의 신제품 TagZyme은 N-말단부터 2개의 펩타이드를 자릅니다. 그러니까 N-terminal His-tag 제거에만 사용가능하고 His-tag 이후 몇개의 아미노산이 더 잘려나갈 수도 있습니다.

아래는 각 효소들과 간단한 특징입니다. 링크를 따라가시면 각 회사의 카탈로그나 제품 정보를 보실 수 있습니다.

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2007년 3월 21일 수요일

The 10 Emerging Technologies 2007 by Technology Review of MIT

MIT에서 발행하는 격월간 잡지 Technology Review에서 올해도 어김없이 지난 3월초에 10가지 "뜨는 기술"들을 선정해서 발표했습니다. 최근엔 한국에도 이 잡지가 많이 소개되었죠. 한국인 과학자가 소개된 적도 있구요. 아무튼 올해의 10가지 뜨는 기술은,

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1) Peering into Video's Future
2) Nanocharging Solar
3) Neuron Control
4) Nanohealing
5) Augmented Reality
6) Invisible Revolution
7) Digital Imaging, Reimagined
8) Personalized Medical Monitors
9) A New Focus for Light
10) Single-Cell Analysis

이렇게 10가지군요. 그런데 의외로 순수(?) 바이오텍 분야의 기술은 뉴런 컨트롤 정도이고 나머지는 역시 BT-NT fusion에 가까워 보입니다.

물론 이 기술들에 대한 만만치않은 반론도 있을 수 있습니다. 5년전의 "뜨는 기술"을 들여다 본다면, 더욱 그렇죠. 분명히 그 기술들이 새로운 분야들을 열었지만 아직도 뜨고 있는 경우가 많습니다. 그만큼 실용화나 이런 것은 요원해 보이는 경우도 있다는 이야깁니다.

하지만 분명한 것은 적어도 이런 분야들이 앞으로 5년 남짓한 시간동안 중요한 트렌드를 이루어낼 수 있는, 펀드가 몰릴 수 있는 분야인 것은 확실하다고 봅니다. 그런 트렌드를 공부하는 의미에서 한 번 일독해 보는 것도 좋을 듯 싶습니다. 물론 저도 무슨 이야긴지 잘 모르겠는 이야기들이 대부분입니다만...