생명硏, 꿀벌부채명나방으로 플라스틱 분해한다

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 인류가 발명한 대표 생활용품이면서 인류를 위협하는 플라스틱을 곤충 유래 효소로 분해할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 제시됐다.

한국생명공학연구원은 감염병연구센터 류충민 박사팀이 '꿀벌부채명나방' 장에서 플라스틱을 산화하는 효소를 발굴하고 인공지능(AI) 기반 시뮬레이션을 통해 플라스틱 산화기전을 최초로 규명했다고 26일 밝혔다.

꿀벌부채명나방은 벌집의 주성분인 왁스를 먹이로 삼는 곤충으로 왁스와 플라스틱의 구조적 유사성으로 인해 플라스틱 분해 잠재력을 가진 곤충으로 주목 받아왔다.

이에 앞서 류 박사팀은 지난 2019년에 꿀벌부채명나방이 장내 미생물에 의존하지 않고 자체적으로 폴리에틸렌을 산화할 수 있는 효소 '사이토크롬 P450'을 갖고 있음을 처음으로 확인해 발표했다.

사이토크롬 P450은 유기화합물에 산소를 도입하는 산화반응을 촉매하는 효소로 생체 내에서는 해독, 스테로이드 합성, 호르몬 대사와 같은 다양한 생리적 기능을 수행하는 효소로 알려져 있다.

이번에 연구팀은 꿀벌부채명나방 유래 사이토크롬 P450을 대량배양할 수 있는 효모를 찾아내고 곤충 세포의 이종 발현에 성공한 뒤 폴리에틸렌 산화효소를 탐색해 총 2종의 효소가 플라스틱을 산화할 수 있음을 밝혀냈다.

또 이종 발현한 효모의 배양 조건을 확립해 곤충 유래 폴리에틸렌 산화효소의 대량 생산을 위한 기틀을 마련했다.

연구팀은 추가적으로 특정 유전자나 단백질에 무작위 돌연변이를 유도한 후 최적의 기능을 갖춘 변이를 얻는 방법으로 기존 효소보다 산화 효율이 높은 효소를 확보했다고 설명했다.

폴리에틸렌 유래 플라스틱 폐기물의 친환경적 처리기술 개발에 응용가능한 이번 연구 결과는 미생물학 분야의 세계적인 저널인 'Journal of Hazardous Materials(IF 12.2)'에 최근 게재됐다.(논문명:Enzymatic oxidation of polyethylene by Galleria mellonella intestinal cytochrome P450s/교신저자:류충민 박사/공동 1저자:손진수 박사·이수현 연구원)

연구책임자인 류충민 박사는 "이번 연구로 곤충 유래 효소를 이용한 폐플라스틱 처리의 새로운 가능성을 열었다"면서 "AI기반 접근법을 통해 플라스틱 분해 효소의 작용기전을 더욱 명확히해 효소를 활용한 폐플라스틱 처리의 실용화 가능성을 최초로 확보했다"고 말했다.


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