경북대, PET 분해효소 성능 좌우하는 효소 표면 두 원리 규명

[대구=뉴시스] 박준 기자 = 경북대학교 생명공학부 김경진 교수팀은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 플라스틱을 분해하는 효소(PETase)의 성능을 좌우하는 새로운 원리를 규명했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 CaPETase(칼디셀룰로시루프루스 유래 페타제) 분해효소 표면에 존재하는 SEC-loop(작은 고리 구조)가 효소의 PET 접근을 방해한다는 사실을 밝혀냈다.

이 돌출된 구조를 줄이자 분해 속도가 최대 2.8배 빨라졌다.

이는 효소가 붙는 양이 아니라 제대로 된 각도로 밀착하는 것이 관건임을 입증한 결과로 쿠부(Kubu-P), LCC 등 대표적인 분해효소 전반에 통하는 공통 원리로 확인됐다.

연구팀은 효소의 입체 구조뿐만 아니라 표면의 전하 특성을 조절해 반응 환경의 한계를 극복하는데도 성공했다.

우수한 PET 분해효소들은 대부분 알칼리성(pH 8~9)에서 작동하지만 분해 과정에서 반응액이 산성화돼 지속적인 염기 용액 투입에 따른 공정 비용과 탄소 배출 부담이 컸다.

연구팀은 효소 표면의 전하 환경을 조정해 알칼리성 조건에서 PET 표면과 발생하던 정전기적 반발력을 제거해 높은 활성을 유지할 수 있는 효소 설계 기술을 확보했다.

연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 6월15일, 저널 오브 해저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials)에 4월21일 각각 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단의 바이오·의료기술개발사업, 한국산업기술진흥원과 산업통상부의 산업기술혁신사업 등의 지원으로 수행됐다.

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