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미생물이 메탄 먹어치우는 원리 규명

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미생물이 메탄 먹어치우는 원리 규명

2019.11.04 12:00
연구팀이 X선 회절분석으로 알아낸 메탄자화균의 산화효소-저해효소 중합체 구조. 한국연구재단 제공
연구팀이 X선 회절분석으로 알아낸 메탄자화균의 산화효소-저해효소 중합체 구조. 한국연구재단 제공

국내 연구진이 온실가스인 메탄을 메탄올로 바꾸는 미생물의 작동 원리를 규명하는데 성공했다. 향후 온실가스를 줄이거나 바이오에너지를 생산하는 기술을 확보하는 데 필요한 기초이론을 제공했다는 평가다. 

 

이승재 전북대 자연과학대학 교수와 조운수 미국 미시건주립대 의대 교수 공동연구팀은 메탄가스를 먹어치우고 메탄올로 바꾸는 미생물인 메탄자화균의 생화학적인 작동 원리를 밝혔다고 4일 밝혔다.

 

메탄자화균은 온실가스인 메탄가스를 유일한 에너지원으로 대사하는 미생물이다. 산소의 유무와 상관없이 메탄을 먹고 메탄올을 내놓는다.

 

학계에서는 30년간 지금까지 메탄자화균이 가진 효소복합체인 '메탄 모노옥시게나이즈'가 메탄을 메탄올로 바꾸는 과정에서 어떤 작용을 하는지 밝혀내지 못했다. 산화효소와 저해효소, 촉진효소 등이 복잡하게 관여하고 있는 탓이다.

 

연구팀은 메탄자화균으로부터 산화효소를 정제하고, 산화효소와 저해효소가 결합한 복합체의 결정구조를 얻는 데 성공했다. 이것을 X선으로 분석한 결과, 저해효소가 산화효소를 방해해 메탄 산화를 방해한다는 것도 알아냈다. 

 

메탄이 메탄올이 되려면 산화효소의 활성부위에 메탄이 들러붙어야 한다. 그러려면 활성부위에 있는 철에 산소분자가 결합해 구조를 바꿔야 한다. 연구팀은 이 과정에서 저해효소와 촉진효소가 서로 경쟁해 철의 결합을 억제하거나 촉진시킨다는 사실도 알아냈다.

 

이승재 교수는 "이번에 밝혀낸 메탄자화균의 메탄 대사경로에 대한 연구 결과를 여러 분야에서 활용할 수 있다"며 "메탄으로부터 바이오에너지와 화학 소재를 생산하거나, 온실가스를 저감하는 방법을 찾을 수 있을 것"이라고 기대했다.  

 

이 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 10월 2일자에 실렸다.

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