홈
지역
[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국생명공학연구원은 질환표적구조연구센터 우의전 박사팀, 합성생물학전문연구단 이승구 박사팀, 네덜란드 델프트공과대학교(Delft University of Technology) 등이 공동연구로 페놀류 환경유해물질 분해 촉진 단백질(감지 전사인자, DmpR; di-methyl phenol regulator)의 작용 원리와 3차원 구조를 규명했다고 19일 밝혔다.
대부분의 오염 물질은 제초제, 살충제 및 산업 폐수의 형태로 우리 환경에 도입된다.
페놀 같은 방향족 화합물은 이러한 오염 물질의 상당 부분을 차지하며 이러한 독성 오염 물질을 부적절하게 처리하면 토양과 지하수가 심하게 오염될 수 있다.
슈도모나스 같은 미생물은 물에서 페놀을 정화하기 위해 오랫동안 사용되어 왔으며 이러한 페놀 분해 미생물은 그 대사 경로와 관련한 연구가 진행됐다.
그 결과 환경 정화 미생물은 페놀 인식을 위해 DmpR 이라는 단백질을 이용한다는 사실이 밝혀졌고 이러한 페놀 감지 특성을 이용하여 오염 물질을 탐지하는 바이오센서가 개발되고 있다.
하지만 DmpR의 페놀 인식과 전사 활성화의 정확한 메커니즘은 20여 년간 풀리지 않은 숙제였다.
이번 생명연·네덜란드 공동 연구팀은 슈도모나스 푸티다(pseudomonas putida) 종에서 DmpR의 페놀 인식 도메인을 분리 정제하여 페놀 인식 구조와 활성 상태 구조 변화를 관찰해 방향족 인식 전사 시스템의 원리를 규명했다.
연구과정을 보면 합성생물학전문연구단 이승구 박사팀에서 개발되어 현재 다양한 미생물센서에 활용 중인 DmpR 연구를 토대로 단일 분자 형광법(single-molecular photobleaching)과 엑스선 결정화(X-ray crystallography)를 통해 DmpR의 분자적 수준의 전사 활성 원리를 분석했다.
이후 단일 분자 형광법은 변화하는 단백질의 단일 분자를 추적하는 신기술로 연구진은 다양한 전사 촉진 인자 변화에 의한 단백질 상태 변화를 추적했다.
이 연구결과에 의하면 일반 상태에서 DmpR은 반응성이 없는 두 분자가 결합한 형태로 존재(이량체)하다가, 페놀 등 오염물질과 결합하면 4개의 분자가 모여있는 형태(사량체)로 변화하고 오염물질 분해를 촉진시키는 활성화 상태로 변화함을 확인했다.
질환표적구조연구센터 우의전 박사는 “20여 년간 난제였던 페놀류인식 전사 촉진 시스템을 규명함으로서, 산업적으로 페놀 등 화학 오염물에 대해 특이적으로 반응하는 신규 바이오센서 제작의 이론적 토대를 제공하였고, 학문적으로는 신규 전사 시스템 규명이라는 성과를 얻었다”고 말했다.
이 연구는 한국생명공학연구원의 주요사업 지원으로 수행됐고 생물학 분야의 세계적 저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 6월 1일 게재됐다.
