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.

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.

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.