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Prof. Pyung Cheon Lee LAB

아주대학교 첨단바이오융합대학

이평천 교수

Microbial Biodegradation

Carotenoid Biosynthesis

Metabolic Engineering

Prof. Pyung Cheon Lee LAB

첨단바이오융합대학 이평천

이평천 교수 연구실(미생물 시스템 생명공학 실험실)은 미생물 대사공학, 단백질 공학, 생분해성 고분자 개발 등 첨단 바이오융합기술을 기반으로 한 융합적 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 미생물의 유전자 및 대사경로를 정밀하게 조작하여 고부가가치 천연물, 1차 및 2차 대사산물, 바이오화학물질의 대량생산을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 대장균, 효모, 비전통 효모 등 다양한 미생물 플랫폼을 활용하며, 유전자 편집, 합성생물학, 시스템 생물학 등 최신 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 특히, 카로티노이드, 레티노이드, 진세노사이드, 스테비오사이드 등 생리활성 천연물의 생산을 위한 대사경로 설계 및 최적화, 효소 활성 및 특이성 향상, 내성 강화 등 다양한 전략을 개발하고 있습니다. 이와 더불어, 미생물 기반의 생분해성 고분자 및 바이오플라스틱 소재 개발에도 주력하고 있으며, 새로운 단량체의 생물학적 생산, 고분자 구조 설계, 생분해성 평가 등 환경 친화적 소재 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 생분해성 소재의 환경 중 분해 특성 분석을 위해 실험실 및 자연 환경에서의 분해 실험, 미생물 군집 분석, 신규 분해 미생물 탐색 등 다각적인 연구가 이루어지고 있습니다. 이를 통해 플라스틱 폐기물 문제 해결과 지속가능한 순환경제 실현에 기여하고 있습니다. 또한, 단백질 공학 및 합성생물학을 접목한 유용 단백질 개발, 효소의 기능 개량, 합성 프로모터 및 세포 소기관 내 효소 타겟팅 등 혁신적 연구도 병행되고 있습니다. 이 연구실은 다수의 국내외 특허, SCI급 논문, 산학협력 프로젝트, 정부과제 수행 등에서 탁월한 성과를 내고 있으며, 실제 산업 현장에 기술이전 및 실용화가 활발히 이루어지고 있습니다. 연구실 구성원들은 국내외 학회, 심포지엄, 국제학술대회 등에서 활발히 연구성과를 발표하며, 바이오산업 및 환경 분야의 미래를 선도하는 핵심 인재로 성장하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 미생물 시스템 생명공학의 융합적 발전을 통해 바이오의약, 친환경 소재, 식품, 에너지 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술과 솔루션을 제시하며, 지속가능한 미래 사회 구현에 기여할 것입니다.

Microbial Biodegradation
Carotenoid Biosynthesis
Metabolic Engineering
미생물 대사공학을 통한 고부가가치 천연물 및 1차/2차 대사산물 생산
이 연구실은 다양한 미생물을 대사공학적으로 개량하여 고부가가치 천연물, 1차 및 2차 대사산물의 생산을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 대사공학은 미생물의 유전자와 대사경로를 조작하여 원하는 물질의 생산성을 높이는 첨단 생명공학 기술입니다. 이를 위해 유전자 편집, 합성생물학, 시스템 생물학적 분석 등 다양한 최신 기법을 활용하고 있습니다. 특히, 카로티노이드, 레티노이드, 진세노사이드, 스테비오사이드와 같은 생리활성 천연물의 대량생산을 목표로 하며, 대장균, 효모, 비전통 효모 등 다양한 미생물 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이 과정에서 대사경로의 병목을 해소하고, 전구체 공급을 최적화하며, 효소의 활성 및 특이성을 향상시키는 연구가 병행됩니다. 또한, 미생물의 내성 강화, 생산성 증대, 새로운 대사경로의 도입 등 혁신적인 전략을 적용하여 산업적 활용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 바이오의약품, 기능성 식품, 친환경 소재 등 다양한 산업 분야에 응용될 수 있으며, 지속가능한 바이오 기반 생산 시스템 구축에 기여하고 있습니다. 실제로 다수의 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과가 산업 현장에 이전되고 있으며, 미래 바이오경제를 선도하는 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.
생분해성 고분자 및 바이오플라스틱의 개발과 생분해성 평가
본 연구실은 환경 친화적 소재 개발을 위해 생분해성 고분자 및 바이오플라스틱의 합성, 구조 설계, 생분해성 평가에 관한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 기존의 석유화학 기반 플라스틱의 환경 문제를 해결하기 위해, 미생물 대사공학을 활용한 생분해성 폴리에스터, 블록공중합체, 이온성 고분자 등 다양한 신소재를 개발하고 있습니다. 이 과정에서 새로운 단량체의 생물학적 생산, 고분자화 반응의 최적화, 고분자 구조의 제어 등 다학제적 접근이 이루어집니다. 생분해성 평가 연구에서는 실험실 규모의 호기성/혐기성 분해 시험, 토양 및 해양 환경에서의 실제 분해 실험, 미생물 군집 분석 등 다양한 방법을 통해 신소재의 환경 중 분해 특성을 정량적으로 분석합니다. 또한, 자연 해수 및 토양에서 바이오플라스틱을 분해할 수 있는 신규 미생물의 분리와 유전자 분석, 분해 메커니즘 규명 등도 병행하여, 생분해성 소재의 실질적 환경 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 친환경 플라스틱 산업의 발전과 플라스틱 폐기물 문제 해결에 직접적으로 기여할 뿐 아니라, 지속가능한 순환경제 실현을 위한 핵심 기반 기술로 주목받고 있습니다. 최근에는 국내외 산학협력 및 정부과제 수행을 통해 실용화 연구가 가속화되고 있으며, 관련 특허와 논문 발표, 국제학술대회 발표 등 활발한 연구성과를 내고 있습니다.
단백질 공학 및 합성생물학을 통한 유용 단백질 개발
연구실은 단백질 공학과 합성생물학을 접목하여 산업적·의학적으로 유용한 단백질의 개발 및 기능 향상 연구를 수행하고 있습니다. 단백질 공학은 효소, 수송체, 구조 단백질 등 다양한 단백질의 구조와 기능을 미세하게 조절하여, 기존 단백질의 한계를 극복하고 새로운 기능을 부여하는 첨단 기술입니다. 이를 위해 유전자 돌연변이 유도, 구조 기반 설계, 고속 스크리닝 시스템, directed evolution 등 다양한 방법론을 적용하고 있습니다. 특히, 미생물 내에서 특정 대사경로의 효율을 극대화하기 위한 효소의 활성 및 특이성 개선, 새로운 촉매 기능 부여, 내구성 향상 등 실용적 목표를 달성하기 위해 단백질 수준에서의 혁신적 개량이 이루어지고 있습니다. 최근에는 합성 프로모터 개발, 세포 소기관 내 효소 타겟팅, 다중 효소 복합체 구축 등 합성생물학적 전략도 적극적으로 도입되고 있습니다. 이러한 연구는 바이오화학, 의약품, 식품, 환경 분야 등 다양한 산업에 응용될 수 있으며, 실제로 여러 논문과 특허, 산학협력 프로젝트를 통해 기술이전 및 실용화가 이루어지고 있습니다. 미래에는 인공지능 기반 단백질 설계, 대규모 자동화 스크리닝 등과의 융합을 통해 더욱 혁신적인 단백질 개발이 기대됩니다.
1
A versatile genetic toolkit for engineering Wickerhamomyces ciferrii for tetraacetyl phytosphingosine production
Seong-Rae Lee, Jun Su Kang, Pyung Cheon Lee
Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2025
2
A novel fluorescein sodium-based screening platform for the identification of sphingoid base-producing Wickerhamomyces ciferrii mutants
Jun Su Kang, Seong-Rae Lee, Minju Lee, Eunha Kim, Pyung Cheon Lee
Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2025
3
Protein engineering of an oxidative cleavage-free pathway for crocetin-dialdehyde production in Escherichia coli
Jun Ho Lee*, Jeong-Yang Park*, Min-Duk Seo, Pyung Cheon Lee
Metabolic Engineering, 2025
1
신규 블록공중합체 생분해성 분석
한국연구재단
2024년 ~ 2025년 04월
2
폴리에스터 블록공중합체 제조 및 생분해성 분석
한국연구재단
2024년 ~ 2024년 12월
3
세포분비능을 갖는 비전통효모의 세포 재설계용 유전자 기술 개발
한국연구재단
2022년 03월 ~ 2023년 02월