사진 Schcers / CC0
소 없는 우유 단백질
소 없이 우유 단백질을 만든다
— 정밀발효
생물의 유전 · 유전자의 발현 · 식품영양학 · 농생명과학 · 화학
2025년, 정밀발효로 만든 우유 단백질이 미국 등에서 안전성을 인정받아 실제 매장에 올랐습니다. 유청과 카세인 같은 우유 단백질입니다.
소 없이도 우유와 동일한 단백질을 만드는 방식이 본격적인 상업 단계에 들어섰습니다.
'유전자의 발현' 단원은 중심원리를 다룹니다.
DNA의 유전 정보는 먼저 전사를 통해 mRNA로 복사됩니다. mRNA는 리보솜으로 이동해 번역 과정을 거치며 아미노산 서열로 읽히고, 이것이 단백질이 됩니다. 유전 암호는 거의 모든 생물에서 공통으로 작동합니다(보편성). 즉 어떤 생물이든 같은 염기서열을 읽으면 같은 아미노산으로 번역합니다.
'유전자의 발현' 단원에서는 DNA의 정보가 전사(DNA→mRNA)와 번역(mRNA→단백질) 두 단계를 거쳐 단백질이 만들어진다는 점을 배웁니다.
정밀발효는 이 원리를 활용합니다. 우유 단백질을 지정하는 해당 DNA 염기서열을 효모나 세균의 DNA에 끼워 넣으면, 그 미생물은 자기 유전자를 읽을 때와 똑같은 방식으로 새로 받은 유전자를 전사하고 번역해 우유 단백질을 만듭니다. 소에서 유청이 만들어지는 것과 미생물에서 만들어지는 것이 같은 이유는, 유전 암호가 모든 생물에서 보편적으로 작동하기 때문입니다.
정밀발효는 만들고 싶은 우유 단백질의 유전자를 골라, 그 염기서열을 효모나 세균 같은 미생물의 DNA에 끼워 넣는 데서 시작합니다. 미생물은 자기 유전자든 새로 받은 유전자든 똑같은 방식으로 읽어 단백질을 만들기 때문에, 우유 단백질의 유전자를 받으면 소와 동일한 유청·카세인을 만들어 냅니다.
이렇게 만든 미생물을 발효조에 넣고 당분을 먹이면, 미생물이 불어나면서 우유 단백질을 함께 만들어 냅니다. 이후 미생물은 걸러 내고 단백질만 분리해 식품으로 씁니다.
관건은 미생물이 낯선 단백질을 많이, 그리고 값싸게 만들도록 조건을 맞추는 일입니다. 유전자가 잘 발현되도록 조절 부위를 다듬고, 발효조의 온도와 영양 공급을 최적화하는 것이 정밀발효의 핵심 과제입니다.
생기부 기재 예시
정밀발효로 소 없이 우유 단백질을 만들 수 있다는 사례에 호기심을 가져 유전자 발현과 단백질 합성의 관계를 중심으로 자료를 조사함. DNA의 유전 정보가 미생물에서 발현되어 유청과 카세인 같은 우유 단백질이 생성되는 과정을 구조적으로 정리하고, 미생물이 단백질을 만드는 공장처럼 활용되는 원리를 설명함. 또한 원하는 단백질을 효율적으로 얻기 위해 유전자를 발현시키는 방법과 미생물을 대량 배양하는 조건을 비교 분석하며 정밀발효의 핵심 과제를 체계적으로 탐구함. 이를 바탕으로 식품영양학 분야와 연계하여 전통적 축산 방식과 정밀발효의 차이를 보고서 작성과 발표 자료로 구체적으로 제시함.
* 2026 생기부 기재 가이드라인, MOE Q&A와 FAQ, 메디컬저널 작성 공식 반영