미생물 바이오공학 연구실은 미생물의 대사 경로를 정밀하게 조작하여 다양한 고부가가치 바이오화학물질을 생산하는 연구에 중점을 두고 있습니다. 대표적으로 Corynebacterium glutamicum, Yarrowia lipolytica, Saccharomyces cerevisiae 등 산업적으로 중요한 미생물을 유전자 및 대사공학적으로 개량하여, 이소프로판올, L-히스티딘, L-카르노신, 에르고티오네인, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 등 다양한 바이오화학물질의 생산 효율을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 기존의 석유 기반 화학물질 생산 방식을 대체할 수 있는 친환경적이고 지속가능한 대안으로 주목받고 있습니다. 특히, 대사공학적 접근을 통해 미생물의 탄소 대사 흐름을 재설계하고, 특정 대사 경로의 효소 활성 증진, 불필요한 부산물 경로 억제, 전구체 공급 경로 강화 등 다양한 전략을 적용하고 있습니다. 예를 들어, 이소프로판올 생산을 위해 단백질 및 대사공학을 접목하여 CO2 배출을 최소화하면서 생산성을 극대화하는 연구가 진행되고 있습니다. 또한, 해양 바이오매스나 농업 폐기물 등 다양한 재생 가능한 자원을 원료로 활용하여, 바이오화학물질의 생산 원가를 절감하고 환경 부담을 줄이는 데 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 산업적 응용뿐만 아니라, 바이오연료, 기능성 식품, 의약품, 화장품 등 다양한 분야로 확장될 수 있습니다. 미생물 기반 바이오화학 및 대사공학 연구는 미래 바이오산업의 핵심 기술로 자리매김하고 있으며, 지속가능한 사회 구현을 위한 중요한 역할을 하고 있습니다.

본 연구실은 해양 및 육상 바이오매스, 식품 폐기물, 플라스틱 등 다양한 폐자원을 고부가가치 바이오제품으로 전환하는 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 미생물 및 효소 시스템을 활용하여 리그노셀룰로오스, 해조류, 곰팡이 오염 전분 등 복합 바이오매스의 당화 및 발효 효율을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 인공 효소 복합체(셀룰로좀, 아밀로좀 등)와 표면 디스플레이 기술을 적용하여, 기존의 화학적 처리 방식보다 친환경적이고 경제적인 바이오매스 전환 공정을 개발하고 있습니다. 최근에는 플라스틱 폐기물, 특히 폴리에틸렌(PE)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등 난분해성 플라스틱의 생분해 및 바이오업사이클링 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 본 연구실은 플라스틱 분해 효소(예: PETase, lipase 등) 및 미생물 시스템을 개발하여, 플라스틱 폐기물을 분해하고, 이를 바이오서팩턴트, 바이오연료, 고분자 신소재 등으로 전환하는 혁신적인 기술을 선보이고 있습니다. 또한, 플라스틱 분해 효소의 활성 및 안정성을 높이기 위한 단백질 공학적 접근과, 시스템 대사공학을 통한 플라스틱 업사이클링 플랫폼 구축에도 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 자원 순환과 환경 문제 해결에 직접적으로 기여할 뿐 아니라, 폐기물에서 새로운 부가가치를 창출하는 순환 바이오경제 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 바이오매스 및 플라스틱 폐기물의 효율적 전환과 생분해 기술은 지속가능한 미래사회를 위한 핵심 연구 분야로서 더욱 발전할 것입니다.

합성생물학과 시스템 효소공학을 융합하여, 기존에 자연계에 존재하지 않거나 생산이 어려웠던 신기능성 바이오소재의 대량생산 기술을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 포르피린, 피코빌린, 빌리버딘, Zn-포르피린 등 광감응성 및 항산화 특성을 지닌 고부가가치 생리활성물질을 미생물 세포공장 기반으로 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 소재들은 재생에너지, 의약품, 화장품, 식품, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 합니다. 본 연구실은 오믹스 및 시스템 생물학적 분석을 통해 대사 경로를 정밀하게 설계하고, 효소 복합체의 조립 및 표면 디스플레이, 인공 스캐폴드 단백질 활용 등 첨단 합성생물학 기술을 적용하여 생산 효율을 극대화하고 있습니다. 또한, 인공지능 기반의 효소 설계 및 최적화, 대사 네트워크 모델링, 고효율 산업 균주 개발 등 다양한 융합기술을 도입하여, 기존의 한계를 극복하고 있습니다. 이러한 신기능성 바이오소재 개발 연구는 친환경적이고 경제적인 생산 공정 확립뿐만 아니라, 미래 바이오산업의 신시장 창출과 국가 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 앞으로도 합성생물학 및 시스템 효소공학 기반의 혁신적인 바이오소재 연구는 다양한 산업적 요구에 부응하며, 지속적으로 발전할 전망입니다.