국내 연구진, 물에서 산소 발생하는 효소 반응 규명

[아시아경제 김수진 기자] 이화여대는 바이오융합과학과 남원우 교수 연구팀이 산소 발생 효소의 화학 반응에서 금속 이온이 전자 전달 속도를 증진한다는 결과를 비롯해 금속 이온이 결합된 산소화 효소의 새로운 중간체 구조를 밝혀냈다고 15일 발표했다.

이번 연구는 일본 오사카대학 후쿠주미 교수와 이용민 박사가 공동으로 진행했다.

그간 물로부터 산소를 발생하는 효소 화학 반응에서 칼슘의 역할에 대해서는 알려진 바가 없었다. 특히 효소가 물의 산화 반응을 하는 데 금속 이온의 역할에 대한 연구 자체가 매우 어려운 것으로 여겨져왔다.

남 교수와 후쿠주미 교수 연구팀은 순간적으로 존재하는 중간체의 존재와 모양을 규명하기 위해 생체 내의 효소 대신에 실험실에서 합성하여 만든 인공효소를 사용했다. 이를 통해 극저온에서 다른 금속 이온이 결합한 중간체의 단결정을 얻었으며, X-선 회절법을 통해 구조를 분석했다.

또한 금속이온이 존재하는 경우 인공 효소의 이전자 전달 반응을 관찰할 수 있었다. 남 교수팀은 이는 효소의 반응성에 금속이온이 중요한 영향을 미친다는 사실을 증명한다고 설명했다.

특히 이번 연구는 물로부터 산소를 발생하는 인공 효소를 만드는데 중요한 정보를 제공해 향후 효소 기능을 모방한 인공 효소 시스템을 개발하는데 토대가 될 것으로 전망된다.

남 교수는 "이번 연구 결과를 통해 물로부터 산소 및 다양한 산화제로 사용할 수 있는 과산화수소를 만들면 오염이 없는 친환경성 대체에너지 및 촉매를 개발하는데 많은 도움이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 네이처 케미스트리(Nature Chemistry) 7월 11일자 온라인에 게재됐다.

김수진 기자 sjkim@