나노기술 및 정책 정보

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전북대학교 이승재 교수 연구팀이 메탄가스를 메탄올로 변환시키는 미생물, 메탄자화균(Methylosinus sporium 5: 메탄가스를 에너지원으로 대사하는 미생물)의 생화학적 기작을 밝혀 온실가스 저감 및 바이오에너지 확보를 위한 기초이론을 제공함.

메탄자화균을 이용하기 위해서는 메탄자화균이 메탄을 산화시키는데 사용하는 메탄모노옥시게나제는 메탄을 메탄올로 변환시킬 때 산화효소(MMOH), 저해효소(MMOD) 및 촉진효소(MMOB) 등이 복잡하게 관여하고 있어 전체적인 기작에 대한 이해가 필요했음. 연구팀은 메탄자화균으로부터 순도 높은 MMOH를 정제하고 산화효소와 저해효소(MMOD)가 결합한 복합체(MMOH-MMOD)의 결정구조를 얻는 데 성공하였으며, 나아가 이 결정구조에 대한 X선 분석 결과, 저해효소가 산화효소를 방해해 메탄의 산화를 저해하는 기작을 설명함. 메탄가스가 메탄올이 되려면 산화효소(MMOH)의 활성부위에 메탄이 자리잡을 수 있도록 철(Fe)이 산소분자와 결합해 구조가 바뀌어야 하는데, 이 과정에서 저해효소(MMOD)가 촉진효소(MMOB)와 같은 자리를 두고 다투며 철(Fe)의 결합을 억제함으로써 활성부위의 구조변화를 유도, 메탄이 활성부위에 접근하지 못하도록 방해하는 것을 밝혀냄.

밝혀진 메탄자화균의 메탄 대사경로를 기반으로 대사공학을 활용하면 메탄으로부터의 바이오 연료 또는 화학 소재 등 다양한 종류의 고부가가치 산물의 생산을 앞당길 수 있을 전망임. 

※ Science Advances 게재

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단 (C1가스리파이너리 사업)지원