농림축산식품부가 포스트게놈 다부처 유전체사업의 일환으로 지원하고 있는 농림축산식품 미생물유전체전략연구사업단(사업단장 : 김지현 연세대학교 교수)은 우리 전통누룩에서 유래한 토종 전통주 효모 4종의 유전체 지도를 완성했다고 발표했다.

누룩은‘술의 씨앗’이라고도 일컬어 질 정도로 그 종류와 품질에 따라 술의 맛과 향이 결정된다. 쌀, 밀, 보리 등 곡물로 빚어내는 우리 전통누룩은 자연에 존재하는 수많은 토종 미생물들이 자라며 발효를 통해 만들어내는 것으로 전통주 술맛을 이루는 주요한 성분들은 바로 이 누룩에 정착하는 다양한 미생물에 의해 결정된다.

미생물유전체전략연구사업단(이하“사업단”)의“주류미생물 유전체”연구팀(연구책임자: 한국식품연구원 김재호 책임연구원)은 ㈜국순당(연구책임자: 신우창 연구소장)과 함께 전통누룩 유래 유용 유전자원의 확보와 활용성 제고를 위해 다양한 연구를 수행 중이다.

연구팀은 전통누룩으로부터 우수한 향미를 지닌 토종 효모 사카로마이세스 세레비지애 98-5 균주를 분리하여 양조특성을 구명하고 표준유전체 해독을 완료,‘전통주 발효제 보급사업’을 통해 전국의 전통주 업체에 발굴된 균주를 무상 보급하였으며, 사카로마이세스 세레비지애 KSD-YC를 활용한 약주 개발을 완료하여 우리 토종 효모의 산업적 활성화를 꾀했다.

표준유전체가 해독된 2종의 토종 사카로마이세스 세레비지애 효모의 유전체는 국제적으로 공인된 효모(사카로마이세스 세레비지애 S288C)의 참조 유전체와는 달리 각 염색체가 두 개씩 존재하는 이배체(diploid)로서 모든 유전자들이 두 쌍으로 존재하여 보다 안정되고 증폭된 유전자 발현이 가능한 유전체 구조를 지니고 있으며, 전통주 향미에 복합적으로 영향을 주는 아미노산 및 유기산 생합성에 바람직한 유전자가 존재함이 밝혀졌다.

또한, 사업단의“진핵미생물 참조유전체”연구팀(연구책임자 : 중앙대학교 강현아 교수)은 숭실대 서정아 교수, 이화여대 김영석 교수, 테라젠이텍스 바이오연구소 홍창표 박사가 참여하여 전통누룩 유래의 새로운 효모와 곰팡이 균주를 발굴하고 고품질의 표준유전체 해독 및 오믹스 분석 연구를 수행하고 있다.

             ▲전통주 토종 효모와 표준균주 간의 유전체 비교

연구팀은 전통누룩에서 분리한 당화능과 향미 특성이 우수한 이형효모 사카로마이콥시스 피불리게라 KPH12와 KJJ81의 표준유전체를 세계최초로 완성하여 생명공학 분야 저명학술지인‘Biotechnology for Biofuels’저널(상위 6.3%)에 게재하였다. 두 효모의 유전체에는 전통주 제조 과정에서 주재료인 전분질을 분해시키는 효소들과 맛과 향을 좌우하는 단백질 분해 유전자들이 월등히 많이 보존되어 있으며, 아직 기능이 규명되지 않은 새로운 다당류 분해 관련 유전자들도 다수 발굴되어 화석연료를 대체할 바이오연료 생산의 경제성 제고에 핵심적인 새로운 당화효소 유전자원을 제공할 것으로 기대하고 있다.

사업단장 김지현 교수는 이번 전통누룩 유래 토종효모의 표준유전체 해독은“누룩을 발효제로 사용하는 우리 전통주 맛의 비밀을 밝힐 중요한 열쇠로, 전통주를 세계적인 주류로 발전시킬 수 있는 과학적 근거를 제공할 뿐 아니라 바이오연료 생산연구에도 활용 가능성을 열어주는 쾌거”라고 평가하고, 연구결과를 토대로“산업화 관련 미생물과 유용 유전자원을 탐색하고, 핵심 유전체 정보를 생산, 분석하여 농림축산식품 미생물 유전체 연구의 실용화와 산업화를 전략적으로 지원하는 방향”으로 연구를 추진할 것이라고 밝혔다. 

강경남 기자

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