인공 유전자 회로기술이란 특정 조건에서만 산출물이 나오도록 세포 기능을 조절하는 DNA 설계 기술이다. 이번 연구는 자연에서 추출한 유전체 군(메타게놈)에서 나일론 원료를 합성하는 새로운 효소 활성이 감지되면 정량적인 형광 신호를 내도록 유전자 회로를 제작했다.

새로운 촉매반응을 발견하기 위해 기존에는 세포배양, 효소 반응, 물리·화학적 산물 분석을 반복하는 방법을 사용해왔다. 연구진은 이번 연구 방법은 세포들을 초미세반응기로 이용해 짧은 시간 동안 효소 반응을 진행한 후 사용된 세포들을 세포자동해석·분리장치에 1초에 수천 개씩 흘려보내며 높은 형광을 띄는 것을 분리하는 기술이라고 설명했다.

해당 방식은 단일 세포 수준에서 일어나는 미량의 활성조차도 고감도로 감지해 전통적인 분석법이 갖는 민감도 및 속도의 한계를 극복할 수 있다. 이번 연구는 갯벌 유래 DNA를 정밀 탐색해 나일론모노머(카프로락탐)를 합성하는 새로운 효소 작용을 발견한 것이다.

이승구 합성생물학전문연구단장은 "최근 유전자 회로 기술을 이용해 대량 유전체 자원의 기능을 고속 비교·분석해 합성생물학에 필요한 유전체 설계 능력을 확보하기 위한 경쟁이 치열하다"며 "연구팀은 유전자 회로기술이 새로운 플라스틱 생합성·분해에 필요한 유전자 발견이나 C1 전환요소 개발에 활용될 것으로 기대한다"고 전했다.