세종대학교

바이오산업자원공학과 김현욱

세종대학교 생명시스템학부 김현욱 교수 연구실은 식물의 유전정보와 대사조절을 기반으로 산업적으로 유용한 물질을 생산하는 데 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 특히 식물의 지질대사 조절을 통해 건강기능성 및 산업용 지방을 효율적으로 생산하는 연구를 선도하고 있습니다. 이를 위해 다양한 식물 종자와 잎에서 지방산의 합성, 저장, 조성 변화에 관여하는 유전자와 대사 경로를 심층적으로 분석하고, 이를 바탕으로 맞춤형 기능성 오일 생산 플랫폼을 구축하고 있습니다. 연구실은 CRISPR/Cas9, 염기편집, 다중 유전자 발현 등 첨단 유전자교정 및 대사공학 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. FAD2, DGAT1, PDAT1, WRI1 등 지방산 합성에 핵심적인 유전자들을 타겟팅하여 고올레산, 고리놀레산, 고도불포화지방산, 하이드록시 지방산 등 다양한 특이 지방산을 생산하는 식물체를 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 식용유의 건강기능성 증진뿐만 아니라, 바이오디젤, 윤활유, 플라스틱 등 산업용 소재로 활용될 수 있는 고부가가치 식물유 생산에 기여하고 있습니다. 또한, 차세대 시퀀싱, 전사체 분석, 유전자 발굴 및 기능 검증을 통해 식물 내에서 특정 기능성물질의 합성 경로와 조절 메커니즘을 밝혀내고 있습니다. 다양한 전사인자와 효소 유전자의 역할을 규명하고, 이들의 발현을 조절하여 종자 및 잎에서 기능성 지방산, 항산화물질, 고도불포화지방산, 하이드록시 지방산 등의 생산을 극대화하는 전략을 개발하고 있습니다. 이 과정에서 돌연변이 유도, 유전자 편집, 다중 유전자 발현 등 다양한 분자생물학적 기법을 활용하여 식물의 대사 흐름을 최적화하고 있습니다. 연구실은 대두, 들깨, 카멜리나, 유채 등 주요 오일작물에서 고올레산, 고리놀레산, 고도불포화지방산, 하이드록시 지방산 등 다양한 특이 지방산을 효율적으로 생산하는 신품종 개발에 성공하고 있습니다. 특히, FAD2, FATB, DGAT1, PDAT1, KCS 등 지방산 합성에 관여하는 다수의 유전자들을 동시에 편집하거나 발현을 조절함으로써, 기존 품종 대비 지방산 조성의 극적인 변화와 함께 내병성, 내염성, 내건성 등 환경 스트레스 저항성까지 향상된 작물 개발을 목표로 하고 있습니다. 이러한 연구는 건강기능성 식용유, 바이오연료, 친환경 산업소재 등 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있는 고부가가치 작물 개발에 기여하며, 지속가능한 농업과 바이오산업 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 식물 대사공학 및 유전자교정 기술을 기반으로 미래 식량 및 에너지 문제 해결, 친환경 산업 소재 개발 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 연구를 지속해 나갈 것입니다.