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세균의 생체이물 분해 - 새로운 효소활성의 진화 및 그 분포

전문가 제언: ○ 인공 화합물에 의한 토양 및 수질오염은 생태계 잔류성 및 생물체에 대한 독성, 돌연변이 유발 등을 통해 환경을 오염시키기 때문에 심각한 문제가 되고 있다. 특히 할로겐 화합물에는 다양한 난분해성 물질들이 포함되어 있는데, 이들은 석유 처리, 폐수의 염소 처리, 염소 표백과정, 또는 살충제나 제초제 등의 광범위한 살포과정에서 다량 배출되어 생태계를 오염시키므로 이에 대한 대책이 절실한 실정이다.

○ 할로겐 화합물의 자연적인 분해기작에는 광분해(photo-decomposition)와 생물학적 분해(biodegradation) 과정이 있다. 강과 지표수에서는 주로 빛에너지를 이용한 광분해가 일어나며, 토양, 지하수 등에서는 미생물에 의한 생물학적 분해가 일어난다. 이 중 생물학적 분해는 할로겐 화합물의 주된 제거기작이기는 하나 미생물이 각종 화합물에 대한 분해 능력을 획득하기까지 오랜 지체기가 요구되며, 그 효율성 역시 상대적으로 낮다는 한계점을 지니고 있다.

○ 대량의 할로겐 화합물이 자연 분해되기만을 무조건 기다릴 수만은 없기 때문에 이에 대한 보다 적극적인 대책이 요구된다. 이러한 측면에서 볼 때 최근 다양한 유전학적, 생화학적, 분자생물학적, 그리고 진화학적 기법 등을 동원하여 미생물에 의한 합성 화합물 분해기작에 대한 분자적 메커니즘을 분석하고, 이를 통해 보다 효율적인 돌연변이체를 생산하려는 시도는 주목할 만 하다.

○ 세균의 탈할로겐화 효소는 탈아미노화 효소 등의 유전자에 돌연변이 가 유발되어 특정 물질에 대한 기질 특이성을 획득하는 방식으로 단기간에 진화되었으며, 이동 플라스미드나 삽입요소 등에 의한 수평적 분산을 통해 광범위하게 퍼지게 된다. 이는 환경의 변화에 대한 미생물 적응의 유연성을 보여주는 것으로, 이러한 진화의 속도를 실험실에서 인위적으로 가속화시킬 수 있는 기술의 개발은 이미 환경에 존재하는 대량의 할로겐 화합물을 제거하는 데 큰 기여를 하게 될 것으로 전망된다.

저자: Janssen.DB, Dinkla.IJT, Poelarends.GJ, Terpstra.P
자료유형: 학술정보