▲ 네이처 커뮤니케이션즈

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이상엽 교수 연구팀이 최근 친환경 바이오매스를 활용해 플라스틱을 생산하는 기술과 폐플라스틱을 재활용할 수 있는 기술을 각각 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 밝혔다.

기후 변화 문제가 심각해짐에 따라 국제적으로 ‘지속 가능한 친환경 화학 산업을 위한 연구개발(R&D)’이 활발한 가운데, 두 연구성과는 미생물발효를 통해 방향족 폴리에스테르를 생산하는 기술을 세계 최초로 개발하고, 더 나아가 기존 플라스틱을 재활용해 친환경 플라스틱을 생산할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

연구결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)‘ 지난 8일 및 26일자 온라인판에 각각 게재됐다.

본 연구팀은 이 신규 효소(PETase)가 기존 알려진 효소 대비 높은 PET 분해능을 가지는 원인을 규명하고, 이를 활용해 고효율의 효소 개발이 가능하도록 Ideonella sakaiensis의 PETase 효소의 단백질 결정 구조를 밝혔다.

이 과정에서 컴퓨터 기반 도킹 시뮬레이션을 통해 PETase 효소와 PET를 모사하는 화합물과의 도킹에 성공해 결합 구조를 제시할 수 있었다.

또한 특정 부위 돌연변이 유도를 통해 PET 분해 기작에 중요한 역할을 하는 잔기(residue)를 밝히고, 효소 엔지니어링을 진행해 PET 분해 활성이 증가된 PETase 변이 효소 개발까지 성공했다.

동 연구도 미생물을 활용한 친환경 플라스틱 재활용 산업을 가속화할 수 있다는 점에서 지속가능한 플라스틱 산업에 중요한 의미를 가진다.

이상엽 교수는 “미생물로 합성 플라스틱을 대체하는 플라스틱을 생산하고, 기존 화학적으로 생산된 플라스틱을 다시 미생물로 분해하는 기술이 개발됐으므로, 친환경 화학산업으로의 재편이 가능해질 것“이라고 말했다.

첫 번째 연구는 과기정통부 글로벌프런티어사업의 ‘지능형 바이오 시스템 설계 및 합성 연구 과제’와 기후변화대응 기술개발사업의 융합 연구를 통해, 두 번째 연구는 기후변화대응 기술개발사업의 '바이오 리파이너리를 위한 시스템 대사공학 기술개발 과제'를 통해 추진됐다.

김경수 기자  webmaster@k-today.com

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