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생체분자공학을 통한 난분해성 유기 오염물의 생물학적 정화에 관한 최근 발전

전문가 제언: ○ 화학공학은 사회의 요구를 충족시킬 제품에 물질 및 에너지의 투입변환에 관련이 있고, 생체분자 공학은 단백질, 효소, 지질, 핵산 및 화학적으로 개질된 생체분자 등을 포함하는 제품 및 변환에 초점을 두고 있다. 생체분자공학의 주요 목표는 새로운 생체분자를 설계하고 창조하여 고 부가가치 생체분자 생산을 위하여 필요한 생물 프로세스를 개발하는 것으로 믿어진다.

○ 생체분자공학의 산업적 응용을 위해서는 조작된 생체분자는 온도, 산도 및 반응환경 등과 같은 비 정상적 생물 프로세스 하에서 장기간 사용해도 안정되고 활성이 있어야 한다. 강한 용매, 높은 반응성 화학물질 또는 극단적 pH 등의 조건에서 지속적 활성과 안정성이 요구된다. 특히 의료용을 목표로 처리된 생체분자는 체내에서 장기간 작용하는 천연 억제화합물 및 효소가 존재하는 생리조건에서 활성과 안정성 유지가 요구된다.

○ PCBs(폴리염화비페닐)는 비페닐 분자에 10개까지의 염소원자를 함유하고 있는 복잡한 화합물로서, 미생물 분해는 염소원자 치환 및 미생물 균주에 강한 영향을 받는다. PCBs는 비페닐-이화작용(異化作用) 효소를 사용하여 염화 안식향산염을 형성하는 공(共)신진대사 과정으로 변환된다. 이 반응에는 비페닐, 이산화효소, 이수산화비페닐 및 이산화효소 등 4가지 효소가 관여하고 있다. 2,2-, 2,6-, 2,3,6- 및 2,4,6-염화 비페닐과 같은 ortho-염화 PCBs는 미생물 반응에 저항하고 수산화 중간생성물을 때때로 축적한다. ortho-염화 PCBs가 미생물 분해에 저항하는 이유에 대해서는 아직 추가 연구가 필요하다.

○ 방향성 진화는 목표가 정의되고 실험자에 의하여 돌연변이, 재결합 및 선별과 같은 중요 프로세스가 제어된다. 방향성 진화는 자연 환경에서는 요구되지 않고 또한 분자단위에서 잘 이해되지 않는 효소기능의 탐색을 가능케 해 준다. 생체이물-신진대사 포유류 시토크롬 P450은 산업적 합성, 의약 및 생물학적 정화의 응용에 가능성이 크다. 성공적인 방향성 진화법의 접근은 향후 제고되는 촉매효율에 대한 P450 엔지니어링 확대의 기초로 작용할 것으로 믿어진다.

저자: Ee Lui Anga,b, Huimin Zhaoa, Jeffrey P. Obbard
자료유형: 학술정보