갯벌서 나일론 합성·분해 돕는 새 효소 발견

플라스틱이나 식품 포장재료 등에 쓰이는 나일론 합성원료를 합성하거나 분해하는 새로운 효소를 국내 연구진이 자연계에서 발견했다.

한국생명공학연구원은 염수진 박사(사진) 연구팀이 인공 유전자 회로기술 개발을 통해 서해안 갯벌 유래 미생물 유전체군에서 ε-카프로락탐(나일론 합성섬유를 생산하는 고리구조 물질)을 합성하는 새로운 기능의 효소 유전자를 찾아냈다고 22일 밝혔다.

카프로락탐은 석유 기반의 벤젠을 원료로 만들어지는 데, 이 과정에서 오염물질을 배출하기 때문에 친환경 기술 개발이 요구돼 왔다.

연구팀은 갯벌 환경에서 추출한 유전체군(메타게놈)에서 나일론 원료를 합성하는 새로운 효소 활성이 감지되면 정량적인 형광 신호를 내도록 바이오센서를 도입해 인공 유전자회로를 제작했다. 이어 유전자 회로 내 세포를 초미세반응기에 짧은 시간 동안 효소 반응을 일으켜 세포자동해석·분리장치에서 1초에 수천 개씩 흘려보내 높은 형광을 띤 세포를 분리해 냈다. 이 방식은 새로운 효소를 찾아내기 위해 세포배양, 효소반응, 물리·화학적 산물 분석 등을 반복해야 하는 기존 분석법에 비해 단일세포 수준에 미량의 활성을 지닌 세포를 고감도로 빠르게 감지할 수 있다.

연구팀은 이런 분석법을 갯벌 메타게놈 분석에 적용해 ε-카프로락탐을 형성하는 효소 유전자를 발견한 것이다.

염수진 생명연 선임연구원은 "기존에 알려진 유전자에서도 새로운 부수적 활성이 있다는 사실을 발견한 결과로, 새로운 플라스틱 생합성과 분해에 필요한 유전자 발견이아 C1 전환효소 개발에 널리 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션(지난해 11월 29일자) 온라인판'에 실렸으며, 생명연 주요사업과 과기부, 연구재단의 지원을 받아 연구가 수행됐다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr