생명공학연구원, 플라스틱 생분해 효소 대량생산법 개발
꿀벌부채나방 유충에 있는 효소 '사이토크롬 P450' 활용

꿀벌부채나방의 유충이 폴리에틸렌으로 만든 비닐을 먹고 있다. 유충의 장 속에는 특별한 효소 '사이토크롬 P450'가 있어 비닐을 생분해한다. 생명공학연구원 제공

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[파이낸셜뉴스] 한국생명공학연구원 감염병연구센터 류충민 박사팀은 플라스틱을 생분해하는 꿀벌부채명나방 유충에 있는 효소를 찾아내 대량으로 만들 수 있는 방법을 개발했다고 26일 밝혔다.

류충민 박사는 "이번 연구로 폐플라스틱을 처리하는데 곤충에서 얻은 효소를 이용할 수 있다는 새로운 가능성을 열었다"며, "인공지능(AI) 기반 접근법을 통해 플라스틱 분해 효소의 작용 원리를 더 명확히 해 효소를 활용한 폐플라스틱 처리의 실용화 가능성을 최초로 보여줬다"고 말했다.

플라스틱은 인류의 대표적 발명품이지만 심각한 환경오염의 원인이 되고 있다. OECD 자료에 따르면, 플라스틱 생산량은 1950년 150만t에서 2019년 4억6000만t으로 70년간 약 306배 이상 급증했다. 지금 추세라면 2060년 전 세계 플라스틱 연간 생산량은 12억8000만t에 이를 것으로 전망했다. 이와 동시에, 전 세계 플라스틱 폐기물 생산량 역시 증가하고 있으며, 2024년 한해 플라스틱 폐기물은 약 4억t에 달했으며, 2060년에는 약 3배 이상의 플라스틱 폐기물이 배출될 것으로 예상된다.

연구진은 지난 2019년에 꿀벌부채명나방 유충이 장내 미생물에 의존하지 않고 자체적으로 폴리에틸렌을 분해할 수 있는 효소 '사이토크롬 P450'을 갖고 있음을 처음으로 밝혀냈었다.

이번에는 사이토크롬 P450을 대량배양이 가능한 효모와 다른 종류의 곤충세포에서 만들어내는데 성공했다. 또한 폴리에틸렌을 분해하는 효소를 탐색한 결과 총 2종의 효소가 플라스틱을 분해할 수 있음을 밝혀냈다.

이와함께 다른 종류의 곤충세포에서 만들어낸 효모의 배양 조건을 확립해 곤충 유래 폴리에틸렌 생분해 효소의 대량 생산을 위한 기틀을 마련했다. 추가적으로 특정 유전자나 단백질에 무작위 돌연변이를 유도한 후, 최적의 기능을 갖춘 변이를 얻는 방법으로 기존 효소보다 생분해 효율이 높은 효소도 만들어냈다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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