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한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터 우의전 박사팀, 합성생물학전문연구단 이승구 박사팀, 네덜란드 델프트공과대학교 공동 연구팀과 페놀류 환경유해물질 분해 촉진 단백질(감지 전사인자, DmpR)의 작용 원리와 3차원 구조를 규명함.

이는 페놀류 물질의 분해를 촉진하는 원리에 관한 최초 보고이며, 관련 연구를 통한 토양/수질 오염 탐지 및 단백질 공학 분야에 큰 기여를 할 것으로 기대됨.

연구팀은 합성생물학전문연구단 이승구 박사팀이 다양한 미생물센서에 활용 중인 DmpR 연구를 토대로, 단일 분자 형광법(single-molecular photobleaching)과 엑스선 결정화(X-ray crystallography)를 통해 DmpR의 분자적 수준의 전사 활성 원리를 분석함. 단일 분자 형광법은 변화하는 단백질의 단일 분자를 추적하는 신기술 임.

연구팀은 이 기술로 다양한 전사 촉진 인자 변화에 의한 단백질 상태 변화를 추적함.

그 결과 일반 상태에서 DmpR은 반응성이 없는 두 분자가 결합한 형태로 존재(이량체)하다 페놀 등 오염물질과 결합하면 4개의 분자가 모여 있는 형태(사량체)로 변화해 오염물질 분해를 촉진시키는 활성화 상태로 변화함을 밝힘.

우의전 박사는 “20여 년간 난제였던 페놀류인식 전사 촉진 시스템을 규명해 산업적으로 페놀 등 화학 오염물에 대해 특이적으로 반응하는 신규 바이오센서 제작의 이론적 토대를 제공했다”며 “학문적으로는 신규 전사 시스템 규명이라는 성과를 얻었다”고 말함.

이어 “이러한 구조적 분석으로 페놀류뿐만 아니라 다양한 유해 물질 인식 재조합 DmpR 제작이 가능해져 다양한 화학 오염물 진단에 응용이 가능할 것으로 예상한다”고 설명함.

본 연구 성과는 ‘Nature communication’ 지에 게재됨