우리나라 최초의 과학영재학교로 출범한 KAIST 부설 한국과학영재학교(교장 정윤, 이하 KSA)는 연구 중심 교육을 통한 학생들의 연구역량 강화를 위해 세계 선두 과학기술대학 KAIST와의 연계교육 및 전문성을 갖춘 우수교원 확보(전임교원 박사학위 100% 소지) 등을 통한 대학 수준의 연구와 강의를 진행 하고 있다.

미국 미생물학회에서 발간하는 미생물 분야의 가장 저명한 저널 중의 하나이며 가장 많이 인용되고 있는 SCI 논문지인 ‘Applied and Environmental Microbiology’(http://aem.asm.org)에 KSA 학생들의 논문 ‘A vector system for ABC transporter-mediated secretion and purification of recombinant proteins in Pseudomonas species (국문명 : ABC transporter를 이용하여 유용한 재조합 단백질을 분비 및 분리할 수 있는 플라스미드 시스템 개발)’가 게재되었다.

해당 논문은 KSA 안정훈 교사(생물학 박사)의 지도하에 이루어졌으며, 유제욱(제1저자, KSA 3학년) 학생을 필두로 KSA 재학 중에 연구를 했던 KSA 졸업생 이욱진(현 서울대 1학년), 박지예(현 서울대 1학년), 유도현(현 KAIST 3학년) 총 5명이 참여하여 2년여의 노력으로 완성되었다.

이 논문은 미생물을 이용하여 유용한 단백질을 세포 밖으로 분비하여 생산할 수 있는 방법에 대해 연구한 것이다.

인간에게만 10만종의 단백질이 존재하며 인간 외 다른 생물들에도 수많은 단백질이 존재하며 이들 단백질은 화학, 의약, 식품 등 여러 분야에서 활용할 수 있다. 이들 단백질을 효율적으로 만들 수 있는 시스템이 필요하며 이를 세포 밖에 만들면 매우 효과적이고 편리하게 단백질을 생산할 수 있다.

본 연구는 미생물 자체가 가지고 있는 단백질 발현 시스템에 단백질 분비 시스템을 더하여 주어 단백질을 세포 안에서 만들어 세포 밖으로 분비하도록 하는 것이다. 이를 위하여 분비 관련 유전자를 만들고자 하는 유용 단백질 유전자와 함께 미생물 세포 안에 넣어주어 세포 바깥에 원하는 단백질을 만들어 내는 방법이다.

이때 유용 단백질을 분비하기 위해서 분비 서열을 달아주는데 이 분비서열의 또 다른 활용성을 제시하였다. 바로 분비된 단백질의 성질을 활용하여 단백질을 효율적으로 분리할 수 있도록 한 것인데, KSA 안정훈 교사와 유제욱 학생 이하 세 명의 학생이 최초로 발견한 것이다. 여러 단백질을 범용적으로 만들어낼 수 있는 단백질 생산 시스템이 부족한 현실에서 중요한 결과라 하겠다.

연구결과는 미생물을 이용하여 범용적으로 단백질을 생산하는 분비/분리 시스템으로 확대해 나갈 예정이다. 본 연구 결과를 토대로 여러 가지 유용한 단백질에 이 시스템을 적용해 볼 수 있을 것으로 생각된다. 연구결과는 기술보호를 위해 현재 특허로도 출원되어 있다.

KSA 정윤 교장은 “유제욱 군이 방학 중에도 학교에 나와 실험을 하고 논문의 완성을 위해 오랜 인고의 시간을 견디며 열정적으로 연구에 임한 결과, 고등학생이 박사과정 수준의 결실을 맺게 된 점이 가장 의의가 크다고 할 수 있다”며 SCI 논문 게재 성과를 강조하였다.