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
2
폴리에스터 블록공중합체 제조 및 생분해성 분석
3
세포분비능을 갖는 비전통효모의 세포 재설계용 유전자 기술 개발