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- 2016년,플라스틱 PET를 기본 요소로 분해 가능한 플라스틱 먹는 박테리아 처음 발견
- 태국 연구팀, PET 분해 효소의 증거를 찾기 위해 미생물 게놈 데이터베이스 검색
- 유전자 서열 중에서 PET를 소단위로 분할할 수 있는 PET 가수분해 효소'MG8'특징 발견
- 이전에 알려진 PET 가수분해 효소보다 PET 분해에 더 우수

인간의 타액 속 "플라스틱 먹는 박테리아"
타액 미생물의 효소는 PET 플라스틱을 분해할 수 있다.

우리의 타액에는 PET 플라스틱을 분해할 수 있는 미생물이 있다. 이것은 인간의 타액 미생물군집에서 PET 분해 효소의 유전적 흔적에 의해 입증된다. 초기 테스트에서 이 새로 발견된 효소는 다른 천연 및 유전공학 PET 가수분해 효소보다 PET 플라스틱을 더 잘 분해할 수 있다고 화학자들이 보고했다. 효소는 또한 실험실 박테리아에 의해 쉽게 생성될 수 있다. 그러나 우리의 타액에 있는 세균성 플라스틱 먹는 것이 누구인지는 아직 확실하지 않다. 

▲ 인간의 타액에서 발견된 MG8 효소는 플라스틱 PET를 기본 단위로 분해할 수 있다. © Wiley-VCH

전 세계의 과학자들은 일반적인 플라스틱을 분해해 플라스틱 폐기물을 제거할 수 있는 박테리아와 효소를 찾고 있다. 실제로 2016년에는 두 가지 효소의 도움으로 플라스틱 PET를 기본 구성 요소로 분해할 수 있는 플라스틱을 먹는 박테리아가 처음으로 발견되었다. 그 이후로 PET 분해를 보다 효율적으로 만들기 위해 이러한 효소를 추가로 최적화하려는 시도가 있었으며, 동시에 특히 폐수 및 매립지에서 플라스틱 먹는 다른 미생물을 찾고 있다.

타액 미생물 군집의 효소

최근 연구자들은 예상치 못한 곳, 즉 우리 자신의 타액에서 보석을 발견했다. 연구를 위해 태국 Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology(VISTEC)의 Bhumrapee Eiamthong과 그의 동료들은 PET 분해 효소의 증거를 찾기 위해 미생물 게놈 데이터베이스를 검색했다. 이 데이터베이스는 해수, 타액 및 기타 매체를 분석할 때 이전에 발견된 DNA 서열을 나열한다.

연구원들은 이러한 유전자 서열 중에서 PET를 소단위로 분할할 수 있는 효소인 PET 가수분해 효소의 특징을 발견했다. MG8이라고 불리는 이 효소는 분명히 인간의 타액에서 발견되는 미생물에서 유래한다. 그러나 어떤 세균인지는 아직 밝혀지지 않았다. 또한 침에 PET를 분해할 수 있는 미생물이 있는 이유도 불분명하다. 분명한 것은 이 종의 박테리아가 그람 음성이고 이전에 바다의 거대한 플라스틱 소용돌이 주변에서 발견된 해양 박테리아와 약간 유사하다는 것이다.

이전에 알려진 PET 가수분해 효소보다 PET 분해에 더 우수

아직까지 밝혀지지 않은 이 타액세균의 효소가 PET를 분해하는 데 얼마나 효과적인지 알아보기 위해 연구진은 MG8 유전자를 실험실 세균에 삽입했다. 그런 다음 이 미생물은 더 많은 양의 새로운 효소를 생산하여 첫 번째 테스트를 위한 조건을 만들었다.

결과:
MG8 효소는 PET 플라스틱을 비교적 효율적으로 분해하고 이전에 박테리아에서 알려진 PET 가수분해효소보다 훨씬 더 활성이다.
Eiamthong과 그의 동료들은 "MG8은 PET 분해에서 여러 자연 발생 및 생물공학 가수분해효소를 능가하는 강력한 활성을 가지고 있다"라고 보고했다. 또한 효소 활성은 다른 온도와 염분 함량에서도 발생한다. 따라서 이 새로운 PET 가수분해효소는 PET 플라스틱의 분해 및 재활용을 촉진하기 위한 좋은 조건을 제공할 수 있다.

연구팀이 인정하는 것처럼 MG8은 이를 위해 추가로 최적화되어야 하므로 많은 전처리 없이 음료수 병에서 고결정성 PET를 분해할 수도 있다. 그들은 이 효소를 대규모로 생산하고 플라스틱 재활용에 적용할 수 있는 좋은 기회를 보고 있다. 과학자들은 "인간 메타게놈에서 고활성 PET 가수분해효소의 발견(산업적으로 유용한 효소의 발견에 대해 알려지지 않은 출처)은 PET를 분해하고 재활용하려는 현재의 노력을 발전시킬 수 있다"라고 말했다.
(Angewandte Chemie, 2022, doi: 10.1002/anie.202203061)
출처: 독일 화학자 협회 e.V.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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