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Title [한국연구재단] (우수성과)메탄 먹어치우는 미생물 기작 규명
메탄 먹어치우는 미생물의 기작 규명  온실가스 저감 및 바이오에너지 확보와 관련 메탄자화균 작용 밝혀

□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 이승재 교수(전북대)·조운수 교수(미시건주립대) 연구팀이 메탄가스를 메탄올로 변환시키는 미생물, 메탄자화균※의 생화학적 기작을 밝혀 온실가스 저감 및 바이오에너지 확보를 위한 기초이론을 제공했다고 밝혔다. 

※ 메탄자화균(methanotrophs) : 메탄가스를 유일한 에너지원으로 대사하는 미생물로 산소의 유무에 관계없이 자란다. 메탄이 온실가스로 환경오염의 원인이기도 하지만 셰일가스의 주성분으로 에너지원으로도 주목받으면서 최근 환경과 에너지 분야에서 그 관심이 증대되고 있다.

□ 메탄을 먹고 자라는 메탄자화균이 가진 메탄 모노옥시게나제※ 라는 효소복합체에 대한 연구는 30년 전부터 이뤄졌다.

○ 하지만 이 복합체가 메탄을 메탄올로 변환시킬 때 산화효소(MMOH), 저해효소(MMOD) 및 촉진효소(MMOB) 등이 복잡하게 관여하고 있어 전체적인 기작에 대한 이해가 더뎠다.  

※ 메탄모노옥시게나제(methane monooxygenase) : 메탄자화균에서 만들어지는 수용성 효소로 산화효소를 비롯한 다양한 조효소들이 존재하여 메탄을 산화시킨다.

□ 연구팀은 메탄자화균(Methylosinus sporium 5)으로부터 순도 높은 산화효소(MMOH)를 정제하고 산화효소와 저해효소(MMOD)가 결합한 복합체(MMOH-MMOD)의 결정구조를 얻는 데 성공했다. 

○ 나아가 이 결정구조에 대한 X선 분석 결과, 저해효소가 산화효소를 방해해 메탄의 산화를 저해하는 기작도 설명해냈다. 

□ 메탄가스가 메탄올이 되려면 산화효소(MMOH)의 활성부위에 메탄이 자리잡을 수 있도록 철(Fe)이 산소분자와 결합해 구조가 바뀌어야 한다. 

○ 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 알아냈다. 

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

○ 연구팀은 향후에도 최소 8개 이상의 폴리펩타이드 결합이 관여하는 메탄의 메탄올 대사 과정에 대한 촉매회로도 완성을 목표로 연구를 지속할 계획이다. 

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 C1가스리파이너리 사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시즈(Science Advances)에 10월 2일 게재되었다. 

※ 논문명 : MMOD-induced structural changes of hydroxylase in soluble methane monooyxgenase (Science Advances)
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국내 기술동향
Category Tech trends(Korea)
Source 한국연구재단
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