생태계 탄소순환서 중요한 역할 하는 산업용 버섯균 제작 연구
유해물질 곰팡이나 버섯 이용하여 환경을 정화하는 연구 수행 중
유전자편집 기술 이용 버섯의 특정 유전자 발현 억제·삭제 연구
[시사뉴스 홍경의 기자] 경상국립대학교 생명과학부 바이오의료빅데이터학과 곰팡이분자유전자연구실 노현수 교수팀은 곰팡이균들 중에서 가장 복잡하게 진화한 생명체인 버섯의 유전적 다양성과 물질 분해효소들에 관심을 가지며 효모, 버섯, 곰팡이를 포괄하는 고등균류의 산업적 활용을 위한 기반 연구를 수행하고 있다. 버섯에 대한 다양한 실용적 연구를 통해 버섯분야에 학문적 가치와 버섯 산업진흥에 기여하고 있는 노 교수는 코오롱 중앙연구원에서 연구원으로 근무하였고 미국 국립보건원에서 미생물효소 및 효모 분자생물학 분야에 연구경력을 쌓았으며, 한국생명공학연구원에서 선임연구원으로서의 미생물유전체연구 경력을 가지고 있다. 곰팡이균들 중에서 가장 복잡하게 진화한 생명체인 버섯의 유전적 다양성과 물질 분해효소들에 관한 연구를 하여 야생버섯, 환경오염 정화이용 가능성 확인을 하여 환경오염의 정화에도 가능성이 있음을 연구를 통해 밝혀내기도 했다.
다음은 노현수 교수와의 일문일답
곰팡이분자유전학연구실에 대한 소개하면.
최근 들어서는 곰팡이의 영영학적인 특성과 물리적인 특성들을 활용하여, 새로운 친환경 산업소재로 개발하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 곰팡이들 중에서 생태계 탄소순환에서 중요한 역할을 하는 버섯균들의 유전학적 특성과 이를 활용한 새로운 산업용 버섯균의 제작을 연구하고 있다. 2004년 곰팡이분자유전자연구실을 설치한 후 30여 명의 석박사를 배출하였고, 100편 이상의 SCI 논문을 발표했다.
고등균류의 산업적 활용을 위한 연구는 무엇인가?
버섯을 포함한 고등곰팡이균류는 주요 농림자원이자 탄소중립에 기여할 새로운 산업 자원이다. 곰팡이자원을 잘 활용하기 위해서는 이들의 특성을 분자유전학적 수준에서 이해해야 하고, 이를 바탕으로 특정한 형질을 원하는 방향으로 나타나게 하는 연구가 필수적으로 필요하다. 본 연구실은 국내 자생버섯들을 수집하고 나무의 분해에 관여하는 유전자들의 특징과 조절법, 새로운 버섯 균주의 제작을 위한 교배형 유전자 다양성 및 유전연구, 새로운 형질의 부여를 위한 유전자편집 연구 등을 수행하고 있다. 이와는 별도로 또 다른 고등곰팡이균인 자낭균류에 대한 연구도 수행하고 있다. 예를 들면 대표적인 전통식품인 탁주제조에 사용되는 누룩곰팡이들을 수집하고 곡물에 포함된 전분을 포도당으로 분해하는 능력이 우수한 곰팡이균들을 발굴하고 이들을 이용하는 연구와, 산업페수 중에 존재하는 유해물질을 곰팡이나 버섯을 이용하여 분해하여 환경을 정화하는 연구도 수행하고 있다.
버섯균의 다양한 활용성을 설명해준다면.
우리나라의 야생버섯은 기후조건의 계절적 변화가 심하고, 산지로 이루어진 자연환경으로 인하여 다양성이 매우 높다. 이들은 생태계에서 주로 죽은 나무를 분해하여 자연으로 돌려주는 탄소순환의 핵심 연결고리 역할을 수행하고 있으며, 이 과정에서 세포가 실처럼 연결된 균사를 만들고, 기온과 습도 등 변화하는 환경을 탈출하기 위한 수단으로 자실체를 만든다. 버섯이라 하면 눈에 보이는 자실체로만 일반에게 알려져 있고, 지금까지는 자실체를 식용이나 약용으로 활용하는 측면만 부각되어 연구되었다. 그러나 곰팡이로서 가지는 버섯 본연의 특성, 즉, 목재의 내부를 파고들어 3차원적 균사네트워크를 만들고 물질분해효소를 만드는 특성은 덜 주목받고 있다. 그러나, 버섯의 뛰어난 물질분해능력은 난분해성 물질로 오염된 토양이나 물의 정화에 활용될 수 있으며, 실제로 우리 연구실에서는 버섯 균사배양액이 항생제 생산공장 폐수의 정화나 염색공단의 폐수 정화에 활용될 수 있음을 증명하였다.
최근 들어, 버섯을 새로운 산업소재로 활용하고자 하는 시도가 스타트업 기업들을 중심으로 이루어지고 있는데, 이는 주로 버섯 균사가 강력한 네트워크를 만드는 특성을 이용한 것이다. 버섯균사의 네크워크를 짚이나 톱밥같은 농업폐기물에 적용하면 화석연료기반의 플라스틱을 대체하는 바이오복합소재로서 포장재, 단열재, 건축소재로 활용할 수 있다. 또한 균사네크워크를 기질의 표면에서 두껍게 배양하고 가공하면, 동물성 단백질을 대체하는 대체육이나 대체가죽으로 신산업 소재화가 가능하다. 실제로 미국과 우리나라의 스타트업 기업들이 버섯균사를 이용한 대체소재, 대체육, 대체가죽 개발에 나서고 있고, 근시일내에 보게 될 것이다.
현재 진행 중인 연구와 계획은?
버섯은 다른 생명체들과 마찬가지로 유전체에 내재 된 다양한 유전자 정보를 이용하여 야생환경에서 생존한다. 생존과 번식을 위하여 필수적으로 발현되는 다양한 유전형질들은 버섯이 산업소재로서의 특성을 나타내는데 오히려 장애가 되기도 한다.
예를 들면 버섯은 목재의 효율적 분해와 다른 미생물들과의 경쟁에서 이기기 위하여 강력한 산성물질과 산성효소들을 만들어 내는데, 이러한 물질들은 균사의 노화를 유발하기 때문에 산업소재적 관점에서는 거의 필요가 없는 물질들이다. 때문에 이와 관련된 유전자의 기능을 억제할 필요가 있다. 곰팡이분자유전학연구실은 유전자편집 기술을 이용하여 버섯의 특정 유전자의 발현을 억제하거나 삭제하는 연구를 수행 중이다.
교육철학과 연구방향은?
학생들이 미래를 여는데 영감과 도움을 주는 것이 교육자로서 역할이라 생각한다. 자연을 유지하게 하고, 훼손된 자연을 복원하는 미래세대를 위한 연구 자세가 중요하다. 곰팡이분자유전학연구실에서는 연구했던 내용들이 인간의 삶과 자연에 도움이 되고 실제 생활에서도 적용될 수 있는 방향으로 연구에 매진하고 있다.
