KAIST, 싸이올레이즈 3차원 입체구조 밝혀 … 경제적인 생산에 응용
화학뉴스 2015.09.23
국내 연구진이 바이오부탄올(Bio-Butanol) 생산에서 핵심적인 역할을 하는 효소의 구조와 특성을 밝혀냈다.
한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이상엽 교수와 경북대 생명과학부 김경진 교수팀은 바이오부탄올을 만드는 미생물 클로스트리듐(Clostridium)에서 바이오부탄올 생합성에 핵심 역할을 하는 효소 <싸이올레이즈(Thiolase)>의 3차원 입체구조를 규명했다고 9월22일 발표했다. 바이오부탄올은 에너지밀도가 리터당 29.2MJ로 현재 바이오연료로 사용되고 있는 바이오에탄올 19.6MJ보다 훨씬 높고 휘발유 32MJ와도 큰 차이가 없어 자동차 등에 사용되는 가솔린 엔진을 대체할 수 있다. 생산원료도 폐목재, 볏짚, 사탕수수 부산물, 해조류 등 비식용 바이오매스로 식량 파동에서 자유로워 생산효율만 향상되면 바이오연료로 크게 주목받을 것으로 기대되고 있다. 그러나 바이오부탄올을 생산하는 클로스트리듐의 주요 효소 구조 및 작동 메커니즘 등이 체계적으로 연구되지 않아 생산효율 향상에는 어려움이 있었다. 연구진은 포항방사광가속기를 이용해 바이오부탄올 생합성에 필요한 효소 가운데 하나인 싸이올레이즈의 3차원 입체구조를 밝혀내고 해당 효소에만 있는 산화-환원 스위치 구조도 발견했다. 가상세포모델 등을 활용한 시스템대사공학 공법으로 싸이올레이즈가 실제 미생물 안에서 산화-환원 스위치로 작동한다는 것을 증명했으며, 싸이올레이즈 구조를 활용해 활성을 개선한 돌연변이 효소를 설계하고 미생물 대사회로를 조작해 바이오부탄올 생합성이 향상되는 결과도 확인한 것으로 알려졌다. 이상엽 교수는 “바이오부탄올 생합성 대사회로에서 가장 중요한 효소의 구조와 작용 메커니즘을 처음으로 밝혀냈다”며 “싸이올레이즈 관련 원천기술을 실제 미생물 등을 활용해 바이오부탄올을 더욱 경제적으로 생산할 수 있는 대사회로를 구축할 것”이라고 강조했다. <화학저널 2015/09/23> |
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