주메뉴바로가기.. 본문바로가기

썩는데 수백년 걸리는 플라스틱, 며칠 만에 분해하는 효소 개발

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 04월 18일 11:40 프린트하기

바다에 떠다니는 플라스틱 해양 폐기물. 최근 이런 페트(PET)를 분해할 수 있는 미생물 유래 효소가 연구되고 있다. -사진 제공 David Jones
바다에 떠다니는 플라스틱 해양 폐기물. 최근 대표적 플라스틱인 페트(PET)를 분해할 수 있는 미생물 유래 효소가 연구되고 있다. -사진 제공 David Jones

재활용 폐기물 사태가 지속되는 가운데, 플라스틱을 분해할 수 있는 인공 효소가 개발돼 화제다. 분해하는 데 수백 년이 걸리는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 단 며칠 만에 분해할 수 있다. PET는 매년 지구상에 수백만 t씩 생산되는 플라스틱으로, 최근에는 바다에 인공 쓰레기 섬을 만드는 등 환경 문제를 야기해 왔다.


존 맥기한 영국 포츠머스대 생명과학대 교수는 PET를 먹고 자라는 미생물에서 분리한 분해효소 페테이스(PETase)의 3차원 단백질 구조를 강력한 X선을 이용해 규명하고, 이를 바탕으로 효소의 구조를 개선해 PET 분해 효율을 향상시키는 데 성공해 미국국립과학원회보(PNAS) 16일자(현지시간)에 발표했다.
 

페테이스는 2016년 요시다 쇼스케 일본 교토섬유공예대 연구원팀이 발견한 박테리아에서 분리한 효소다. 당시 연구팀은 재활용 폐기물 시설 부근에서 PET를 분해해 대사에 활용하는 신종 미생물 이데오넬라 사카이엔시스를 발견하고, 여기에 두 종의 PET가수분해 효소가 관여하고 있다는 사실을 밝혀내 ‘사이언스’에 발표했다. 이 미생물이 분해한 PET는 이후 환경에 영향이 적은 에틸렌 글리콜 등의 저분자 화합물로 바뀌었다. 이 미생물이 이런 효소를 가진 것은 식물이 잎 등을 보호하기 위해 자연적으로 지니고 있는 폴리에스터(PET가 포함된 플라스틱의 일종) 성분을 분해하기 위한 것으로 추정됐다.

 

연구팀이 밝힌 페테이스의 3차원 구조. - 사진 제공 남플로리다대
연구팀이 밝힌 페테이스의 3차원 구조. - 사진 제공 남플로리다대

맥기한 교수팀은 영국에 있는 방사광가속기인 다이아몬드 라이트소스(Diamond Light Source)를 이용해 태양 빛의 100억 배 밝기를 지니는 강력한 X선을 이용해 페테이스의 3차원 구조를 0.15nm(나노미터, 1nm는 10억 분의 1m) 수준의 원자 단위까지 밝혀내는 데 성공했다. 뿐만 아니라 효소의 구조를 조금 바꿔서 PET 분해 성능을 개선하는 데에도 성공했다. 인공효소는 페테이스보다 96시간 동안 약 4% 더 많이 분해했다. 새로운 구조의 효소는 PET 외에, 탄산 등을 좀더 잘 보존하는 플라스틱인 폴리에틸렌 퓨란디카르복실레이트(PEF)도 분해할 수 있다는 사실도 확인했다.
 

맥기한 교수는 “이 효소를 만드는 공정은 기존에 알려진 다른 효소 제조 공정과 비슷하다”며 “머지않은 시간에 PET는 물론, PEF, 그리고 다른 플라스틱까지 분해하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

논문에 공개된 페테이스와 인공 합성 효소의 PET분해 성능 비교. 위 세 사진은 각각 그냥 PET, 페테이스 처리 PET, 인공효소 처리 PET를 4일(96시간) 뒤 찍은 것이다. 페테이스보다 인공효소가 PET를 좀더 잘게 분해했다. 아래 왼쪽 그래프는 분해 효율을 비교한 것이고 아래 오른쪽은 분해 기작이다. -사진 제공 PNAS
논문에 공개된 페테이스와 인공 합성 효소의 PET분해 성능 비교. 위 세 사진은 각각 그냥 PET, 페테이스 처리 PET, 인공효소 처리 PET를 4일(96시간) 뒤 찍은 것이다. 페테이스보다 인공효소가 PET를 좀더 잘게 분해했다. 아래 왼쪽 그래프는 분해 효율을 비교한 것이고 아래 오른쪽은 분해 기작이다. -사진 제공 PNAS
 
카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 04월 18일 11:40 프린트하기

 

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

19 + 5 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스