메탄가스를 메탄올로 변환시키는 바이오소재 개발
□ 메탄가스로부터 메탄올을 손쉽게 생산하는데 꼭 필요한 소재가 개발되었다. 이지원 교수(고려대학교) 연구팀은 메탄산화세균에서 유래한 효소의 핵심 활성 부위가 표출된 효소 나노입자를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
□ 메탄가스는 지구에서 가장 풍부한 가스 자원이다. 메탄가스를 메탄올로 변환하면, 원유를 대체하여 다양한 생활용품과 산업용 소재의 생산에 활용될 수 있다. 그러나 현재 메탄가스로 메탄올을 생산하는 화학적 산화 공정은 높은 에너지 소비, 환경오염 유발, 낮은 반응 전환율 등 기술적‧경제적‧환경적 측면의 많은 문제점을 안고 있다.
ㅇ 메탄올을 생산하는 화학적 공정의 대안으로, 메탄산화세균을 활용한 바이오 공정이 시도되었다. 그러나 메탄산화세균의 고농도 배양 및 메탄산화효소의 대량생산이 쉽지 않아, 성공사례가 보고되지 않았다.
□ 연구팀은 유전공학 기술로 메탄산화효소의 핵심 활성 부위만을 활용하여, 자연 상태의 메탄산화효소와 거의 같은 수준의 활성을 갖는 효소 나노입자를 개발했다.
ㅇ 이 효소 나노입자는 빠른 시간에 고농도로 쉽게 배양되는 대장균을 이용하여 대량 생산이 가능하다는 탁월한 장점이 있다. 또한, 연구팀은 효소 나노입자를 다공성 하이드로겔에 고정함으로써 안정적으로 활성을 유지하며 장시간 반복적으로 재사용할 수 있는 메탄올 생산시스템을 개발했다.
ㅇ 추가적으로, 연구팀은 효소 나노입자를 이용하여 막 단백질 형태 메탄산화효소의 활성 부위 구조를 명확히 규명하는 과학적 성과도 이뤘다.
□ 이지원 교수는 “이 연구는 문제점이 많은 기존의 화학적 메탄 산화 공정을 고효율의 바이오공정으로 대체하기 위해 메탄산화효소를 대량 생산이 가능한 나노입자의 형태로 개발하고, 효소 나노입자를 안정적, 반복적으로 재사용할 수 있는 생산시스템을 개발한 것이다”라며, “이 기술을 확장 적용하면 산업적 활용 가치가 있는 다양한 효소 및 이를 이용한 고효율의 바이오 공정 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.
□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행되었으며, 권위 있는 국제학술지 ‘네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)’에 4월 2일(한국시간) 게재되었다.
