| 초록 |
살아있는 생명체는 제한된 온도, 압력, pH 및 수분활성도의 범위에서만 생존할 수 있는 것으로 알려져 왔으나 최근 들어 기존 생물체 성장 가능 영역을 벗어나는 소위 극한환경(extreme environment)에서 성장하는 생명체가 해저 분화구, 온천, oil reservoir 등에서 다수 발견되어 큰 관심을 불러 일어키고 있다. 이들 중 75oC이상의 고온과 고압에서 최적으로 성장하는 초호열성 고미생물(hyperthermophilic archaebacteria)의 발견은 기초학문적인 측면에서뿐만이 아니라 응용적 측면에서 많은 주목을 받고 있다. 이의 발견은 현재의 상온 상압으로 한정된 생물촉매기술영역을 기존의 화학공업분야로까지 획기적으로 확대시키는 계기가 될 것으로 예상되고 있다. 초호열성 고미생물을 이용하기 위해서는 우선 배양기술의 개발이 필수적이며 많은 공학적 문제가 해결되져야 하는 바 현단계에서는 우선 자연환경이 아닌 실험실 조건하에서 어떻게 이러한 미생물을 효율적으로 배양하는가 하는 문제가 남아 있다. 이를 위해서는 먼저 초호열성 고미생물의 배양에 적합한 생물반응기를 개발하여야 하는 데 이는 기존의 배양장치로는 70oC이상에서의 사용이 불가능하며 균주보관을 위한 고형배지도 특수물질을 사용하여야만 하기 때문이다. 초호열성 고미생물을 이용하는 데 있어서의 또 하나의 문제점은 대부분의 균주에 대해 아직 생리 및 대사과정, 그리고 최적 환경에 대한 지식이 매우 결여되어 있다는 데에 있다. 따라서 초호열성 미생물을 생물공정에 응용하기 위해서는 고온과 고압의 극한조건에서 생존이 가능한가 하는 기초연구를 비롯하여 보다 체계적인 미생물 생리학적 및 대사공학적 연구 접근 방식을 통한 고농도 배양기술의 개발을 필요로 하고 있다. 현재까지 발표된 초호열성 고미생물의 배양은 1 ~ 2 g biomass/L의 수준에 머물고 있어 대장균 등의 중온성(mesophilic) 미생물에 비해 극히 낮은 세포농도를 보이고 있는 데, 이는 이들의 상업적 응용에 큰 제약이 되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 78oC, pH 3에서 최적으로 성장하는 초호열성 고미생물인 Sulfolobus solfataricus의 고농도배양에 관한 실험을 수행하였다. 해양 화산지대에서 분리된 S. solfataricus는 대부분의 초호열성 고미생물이 혐기성인 데 반해 호기성으로 성장한다는 점에서 배양상의 장점이 있으며, 여기서 분리된 protease, alcohol dehydrogenase등의 효소들은 고온에서 안정할 뿐만 아니라 여러가지 유기용매들에 대해서도 내성을 가진 것으로 알려져 있어 이의 상업적 응용에 관심이 모아지고 있다.
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