우리얘기

수소를 생산하는 미생물인 '해양 초고온 고세균'의 총체적 대사경로가 세계 최초로 규명됐습니다.

이에 따라 고효율 수소생성 균주 개발 및 대사공학(metabolic engineering)을 통한 고효율 수소생산의 기반이 마련됐습니다.

한국기초과학지원연구원 생명과학연구부 정영호, 김승일 박사팀은 한국해양연구원 이정현, 강성균 박사팀과 공동으로 해양 초고온 고세균인 '써모코커스 온누리누스 NA1(Thermococcus onnurineus NA1)'이 개미산 또는 일산화탄소를 먹고 수소를 생성함과 동시에 포도당, 구연산 등의 유기탄소화합물을 생성해 지속적인 증식이 가능하다는 사실을 세계 최초로 규명했습니다.

또 NA1이 갖고 있는 알코올 탈수효소(alcohol dehydrogenase, ADH)가 고온의 수소생성 조건에서 전분을 먹이로 공급할 때 발현이 증가하여 알코올이 보다 효율적으로 생산된다는 사실도 확인했습니다.

바이오수소 생성 초고온 고세균 NA1의 총체적 대사 경로

공동 연구팀은 개미산과 일산화탄소, 전분이 먹이로 포함된 배양조건에서 자란 'NA1'으로부터 단백질을 추출한 후, 수소생성조건에 따른 단백질체 분석을 통해 전체 대사경로를 규명했습니다.

특히 이를 통해 개미산과 일산화탄소가 'NA1'의 에너지원으로서 뿐만 아니라 효율적인 유기탄소원으로 이용될 수 있음을 입증했고, 주요 대사 작용 및 수소생성에 관련된 기능성 단백질들을 규명하는데도 성공했습니다.

초고온성 고세균 NA1의 전자현미경사진

이러한 단일 탄소원자(C-1)로 구성된 기질들이 고세균에서 유기탄소원으로 사용된다는 것은 이번 연구를 통해 최초로 확인된 것입니다.

또 연구팀은 'NA1'이 지금까지 알려진 고세균 미생물 중 최다인 8개의 수소화효소군을 보유하고 있다는 것을 확인했습니다.

이처럼 다수의 수소화효소군을 보유한 경우, 이를 조절함으로써 생산되는 수소의 순도나 효율을 높일 수 있습니다.

특히 이들 수소생성 기능성 단백질들은 향후 고효율 수소 생산 균주 개발에 유용한 단백질 타겟으로 사용될 수 있습니다.

이번 연구로 초고온 고세균 NA1의 총체적 대사경로가 규명됨에 따라, 개미산이 수소 생성을 위한 에너지원으로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 일산화탄소와 함께 탄소동화 과정을 거쳐 효율적인 유기탄소원으로 이용될 수 있음을 확인했습니다.

이 같은 연구결과는 향후 고효율 바이오수소 생성 균주 개발에 이용될 전망입니다.

이번 연구결과는 미국 생화학·분자생물학회에서 발간하는 국제 프로테오믹스 분야 세계 최고 권위지인 'Molecular and Cellular Proteomics 지' 의 2012년 6월호에 게재되었습니다.
(논문명 : Proteome analyses of hydrogen-producing hyperthermophilic archaeon Thermococcus onnurineus NA1 in different one-carbon substrate culture conditions. Molecular and Cellular Proteomics (IF=8.354))

<Molecular and Cellular Proteomics 誌내 논문 표지>

슈퍼박테리아의 항생제 내성을 유발하는 세포막 단백질을 국내 연구진이 밝혀냈습니다.

이에 따라 슈퍼박테리아 ‘아시니토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)’를 제거할 수 있는 새로운 치료제 개발의 기반이 확보됐습니다.

‘아시니토박터 바우마니’는 대표적인 병원성 감염균의 하나로, 면역체계가 약해진 환자나 중증 화상환자를 사망에 이르게 하는 주요 사망 원인균입니다.

아시니토박터 바우마니

한국기초과학지원연구원 생명과학연구부 김승일 박사팀과 경북대 의대 이제철 박사 연구팀은 새로운 슈퍼박테리아로 급부상중인 ‘아시니토박터 바우마니’의 항생제 내성을 일으키는 세포막 단백질을 발굴하고 그 기능을 규명했습니다.

한국기초과학지원연구원생명과학연구부 김승일 박사

경북대 의대 이제철 교수

이에 따라 현재 발표된 대부분의 항생제로도 치료가 불가능한 것으로 알려진 ‘아시니토박터 바우마니’의 치료제를 개발할 수 있는 토대를 마련했는데요.

연구팀은 국내 주요 병원 입원 환자로부터 항생제 내성이 있는 ‘아시니토박터 바우마니’를 추출 한 뒤, 이 균의 세포벽과 세포막에 존재하는 다양한 막단백질의 특성을 단백질체학 기법을 통해 분석했습니다.

단백질체 분석법을 통해 발굴된 세포막 단백질

이번 연구결과는 슈퍼박테리아의 항생제 내성기전의 규명과 슈퍼박테리아를 제거할 수 있는 새로운 치료제 개발에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대받고 있습니다.