'페놀 분해 미생물'의 비밀을 풀다

한국생명공학연구원의 질환표적구조연구센터의 박광현 박사(왼쪽), 우의전 박사가 페놀 분해 단백질을 연구하고 있다.

[아시아경제 황준호 기자] 제조체, 살충제, 산업 폐수 등에 함유된 페놀을 분해하는 미생물은 페놀을 어떻게 인식하고 분해에 들어갈까?

지난 20여년간 풀리지 않았던 이 물음에 대한 답이 한국-네덜란드 공동 연구팀의 연구에 의해 밝혀졌다. 미생물 내의 특정 단백질의 구조가 바뀌면서 분해 활동이 시작된다는 것이 연구 결과다. 연구팀은 이 단백질을 이용하면 페놀 외에도 다양한 환경오염 물질을 진단하는 바이오 센서 개발이 가능할 것으로 예상했다. 한국생명공학연구원과 네덜란드델프트공과대학교 공동 연구팀은 이같은 내용의 연구 결과가 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 소개됐다고 18일 밝혔다.

페놀 분해 단백질의 작용기전을 설명한 그림이다.

연구팀은 슈도모나스 세균과 같이 페놀을 분해하는 미생물이 가진 페놀류 환경유해물질 분해 촉진 단백질(DmpR)이 어떻게 작용하는지에 대한 답을 찾았다. 이 미생물은 산업 폐수에 포함된 유해성 화합물(페놀류)을 정화하는데 사용되고 있지만 정확한 작용 기전은 지난 20여년 간 풀지 못한 숙제였다.

연구팀은 변화하는 단백질의 단일 분자를 추적할 수 있는 단일 분자 형광법을 통해 DmpR의 상태 변화를 살폈다. 이 결과 DmpR이 두 분자가 결합한 형태(이량체)로 존재하다가, 페놀 등 오염물질을 만나면 페놀을 인식하는 부위의 공간적 변화에 따라 4개 분자가 모여 있는 형태(사량체)로 변하면서 오염물질의 분해를 촉진하는 기능이 활성화 된다는 것을 확인했다.

우의전 생명연 질환표적구조연구센터 박사는 "페놀류 인식 전사 촉진 시스템을 규명함으로서, 산업적으로 페놀 등 화학 오염물에 대해 특이적으로 반응하는 신규 바이오센서 제작의 이론적 토대를 제공했다"라며 "학문적으로는 신규 전사 시스템 규명이라는 성과를 얻었다"고 평가했다.

그는 이어 "이러한 구조적 분석으로 페놀류뿐만 아니라 다양한 유해 물질 인식 재조합 DmpR 제작이 가능해져, 다양한 화학 오염물 진단에 응용이 가능할 것으로 예상한다"고 설명했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr