전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 화학

속보

더보기

메탄 먹어치우는 미생물의 기작 규명…온실가스 저감 기초이론

기사입력 : 2019년11월04일 12:00

최종수정 : 2019년11월04일 12:00

온실가스 저감·바이오에너지 확보
관련 메탄자화균 작용 밝혀

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 메탄이 온실가스로 환경오염의 원인이기도 하지만 셰일가스의 주성분으로 에너지원으로도 주목받으면서 최근 환경과 에너지 분야에서 그 관심이 증대되고 있다.

4일 한국연구재단은 이승재 교수(전북대)·조운수 교수(미시건주립대) 연구팀이 메탄가스를 메탄올로 변환시키는 미생물 '메탄자화균'의 생화학적 기작을 규명, 온실가스 저감 및 바이오에너지 확보를 위한 기초이론을 제공했다고 밝혔다. 메탄자화균(methanotrophs)은 메탄가스를 유일한 에너지원으로 대사하는 미생물로 산소의 유무에 관계없이 자란다.

연구결과(논문명 "MMOD-induced structural changes of hydroxylase in soluble methane monooyxgenase(Science Advances)")는 국제학술지 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)'에 지난달 2일 실렸다.

[사진=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 저해제 (MMOD)와 촉진제 (MMOB)의 산화효소 (MMOH) 조절 기작을 규명했다. 조효소들의 구조분석을 통해 기질의 산화와 관련한 메커니즘을 이해할 수 있다. 본 연구에서는 저해효소(상)는 촉진효소(하)와 상이하게 4개 헬릭스 다발의 구조적 변화를 유도함을 증명했다. 저해제의 경우 헬릭스 B와 C의 위치 변화를 유도(상, 붉은색 화살표)하나, 촉진제의 경우 헬릭스 E와 F의 구조적 유지 및 변화를 유도(하, 붉은색 화살표)한다. 최종적으로 철 이온이 함유된 활성부위(Fe-Fe)의 배위결합을 변화시켜 산소분자의 활성 및 비활성화 상태를 이뤄낸다. [사진=한국연구재단] 2019.11.04. kimys@newspim.com

메탄을 먹고 자라는 메탄자화균이 가진 '메탄 모노옥시게나제' 효소복합체에 대한 연구는 30년 전부터 이뤄졌다. 메탄 모노옥시게나제(methane monooxygenase)는 메탄자화균에서 만들어지는 수용성 효소로 산화효소를 비롯한 다양한 조효소들이 존재하여 메탄을 산화시킨다.

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

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

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
SKT '유심 교체' 북새통...내 차례 올까 [인천=뉴스핌] 김학선 기자 = 가입자 유심(USIM) 정보를 해킹 당한 SK텔레콤이 유심 무료교체 서비스를 시작한 28일 인천의 한 대리점에서 고객들이 유심 교체를 위해 줄을 서 차례를 기다리고 있다. SKT는 사이버침해 피해를 막기 위해 이날 오전 10시부터 전국 2600여곳의 T월드 매장에서 희망 고객 대상 유심 무료교체 서비스를 진행한다. 2025.04.28 yooksa@newspim.com   2025-04-28 12:12
사진
"화웨이, 엔비디아 H100 능가 칩 개발" [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 중국 화웨이가 미국이 수출 금지한 엔비디아 칩을 대체할 최신 인공지능(AI) 칩을 개발해 제품 시험을 앞두고 있다고 월스트리트저널(WSJ)이 현지 시간 27일 보도했다. 신문은 화웨이가 일부 중국 기술기업에 새로 개발한 '어센드(Ascend) 910D'의 시험을 의뢰했다고 전했다. 어센드 910D는 엔비디아의 H100보다 성능이 더 우수한 것으로 평가되고 있으며 이르면 5월 말 시제품이 나올 것으로 예상된다. 앞서 로이터통신은 21일 화웨이가 자체 개발한 AI칩 910C를 내달 초 중국 기업에 대량 출하할 계획이라고 보도한 바 있다. 화웨이를 비롯한 중국 기업들은 데이터를 알고리즘에 제공해 더 정확한 결정을 내리게 하는 훈련 모델용으로 엔비디아 칩에 필적하는 첨단 칩을 개발하는 데 주력해왔다. 미국은 중국의 기술 개발을 억제하기 위해 B200 등 최첨단 엔베디아 칩의 중국 수출을 금지하고 있다. H100의 경우 2022년 제품 출하 전에 중국 수출을 금지했다.  중국 베이징에 있는 화웨이 매장 [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 2025.04.28 kongsikpark@newspim.com kongsikpark@newspim.com 2025-04-28 12:26
안다쇼핑
Top으로 이동