이 인공 곰팡이는 배출량을 줄이고 고기 맛을 냅니다.

Fusarium venenatum의 사진입니다. 크레딧: Xiao Liu

11월 19일 Trends in Biotechnology 에 발표된 최근 연구 에 따르면, 과학자들은 유전자 편집 도구인 CRISPR를 이용하여 곰팡이의 단백질 생산 효율을 개선하는 동시에 생산 과정에서 발생하는 환경 발자국을 최대 61%까지 줄이는 데 성공했습니다. 이 모든 것이 외부 DNA를 도입하지 않고 이루어졌습니다. 변형된 곰팡이는 고기와 비슷한 풍미를 지녔으며, 원래 천연 균주보다 소화가 더 쉽습니다.

"더 좋고 지속 가능한 식품용 단백질에 대한 수요가 급증하고 있습니다."라고 중국 우시(無錫)에 있는 장난대학교의 교신저자 샤오 류(Xiao Liu)는 말합니다. "우리는 유전자를 변형하여 균류의 영양가를 높일 뿐만 아니라 환경 친화적인 균류를 만드는 데 성공했습니다."

지속 가능한 단백질과 대안의 필요성

축산업은 전 세계 온실가스 배출량의 약 14%를 차지합니다. 또한 막대한 토지와 담수가 필요한데, 기후 변화와 인간 활동으로 인해 이 두 가지 모두 점점 더 많은 부담을 안고 있습니다. 이러한 어려움 때문에 효모와 곰팡이에서 발견되는 미생물 단백질은 육류의 유망한 대체재로 주목을 받고 있습니다.

지금까지 연구된 수많은 미코프로테인 공급원 중 푸자리움 베네나툼(Fusarium venenatum) 균은 천연 풍미와 질감이 육류와 매우 유사하여 주목받는 선택지가 되었습니다. 영국, 중국, 미국 등 여러 지역에서 이미 섭취가 승인되었습니다.

Fusarium venenatum에 개선이 필요한 이유

푸자리움 베네나툼(Fusarium venenatum)은 이러한 장점에도 불구하고 두꺼운 세포벽을 가지고 있어 인간의 소화 능력을 제한합니다. 또한 생산에는 많은 자원이 필요합니다. 미코프로테인을 소량만 생산하는 데도 상당한 투입물이 필요하며, 포자는 당분이 풍부한 원료와 황산암모늄과 같은 영양소가 첨가된 대형 금속 탱크에서 배양해야 합니다.

류와 그의 동료들은 CRISPR가 이 곰팡이를 소화하기 쉽게 만들고, 생물체에 이물질 DNA가 유입되는 것을 피하면서도 재배 효율성을 높일 수 있는지 확인하고자 했습니다.

효율성을 높이는 핵심 유전자 편집

이 접근법을 탐구하기 위해 연구진은 키틴 합성효소와 피루브산 탈탄산효소 효소와 관련된 두 유전자를 제거했습니다. 키틴 합성효소 유전자를 제거하자 세포벽이 얇아져 내부 단백질의 소화가 더 용이해졌습니다. 피루브산 탈탄산효소 유전자를 제거하자 곰팡이의 신진대사가 미세하게 조절되어 단백질 생성에 필요한 영양소의 양이 감소했습니다.

분석 결과, FCPD라는 이름의 변형된 균주는 원래 균주보다 같은 양의 단백질을 생성하는 데 설탕을 44% 적게 사용했고, 그 속도는 88% 더 빨랐습니다.

"많은 사람들이 미코프로테인을 재배하는 것이 더 지속 가능하다고 생각했지만, 특히 다른 대체 단백질 제품과 비교했을 때 전체 생산 과정에서 환경에 미치는 영향을 줄이는 방법을 실제로 고려한 사람은 아무도 없었습니다."라고 장난대학교의 제1저자인 샤오후이 우가 말했습니다.

수명 주기 발자국 및 글로벌 비교

연구팀은 실험실 포자부터 불활성화된 육류 유사 제품에 이르기까지 FCPD의 전체 수명 주기에 걸쳐 산업적 규모로 환경 발자국을 평가했습니다.

재생 에너지에 크게 의존하는 핀란드와 석탄 의존도가 더 높은 중국을 포함하여 서로 다른 에너지 시스템을 가진 6개국의 생산을 모델링했습니다. 모든 시나리오에서 FCPD는 기존 Fusarium venenatum 보다 환경적 영향이 적었습니다 . FCPD 생산은 전체 수명 주기에 걸쳐 온실가스 배출량을 최대 60%까지 감소시켰습니다.

FCPD가 동물성 단백질과 비교되는 방식

연구진은 또한 FCPD 생산의 영향을 식용 가축 사육과 관련된 영향과 비교했습니다. 중국의 양계 생산과 비교했을 때, FCPD는 토지 사용량을 70% 줄이고 담수 오염 가능성을 78% 감소시켰습니다.

류 박사는 "이러한 유전자 편집 식품은 기존 농업의 환경적 비용 없이 증가하는 식량 수요를 충족할 수 있다"고 말했습니다.

본 연구는 중국 중점연구개발계획, 장쑤성 합성생물학 기초연구센터, 장쑤성 자연과학기금, 장쑤성 대학원 연구 및 실무 혁신 프로그램의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251121082049.htm