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자일란분해효소의 기질특이성과 헤미셀룰로스의 이용

전문가 제언: ○ 바이오매스(bio mass)란 원래 생물체 총량을 나타내는 생태학 용어였으나 최근 에너지원으로 이용되는 생물을 의미하게 되었다. 식물은 태양에너지와 CO₂로부터 유기화합물과 산소를 만들고, 이 유기물이 물질순환 사이클에 의해 동물·미생물·무기물로 변화하는 사이클에 관여하는 모든 물질을 바이오매스라 한다. 화석연료에 비해 바이오매스는 무한 생성이 가능하므로 새로운 에너지 자원으로서 주목되고 있다.

○ 지구상 가장 많이 존재하는 바이오매스 자원은 연간 생산량 1,500~2,000억 톤으로 추산되는 식물 세포벽이다. 식량과 경합하지 않는 리그노셀룰로스 연료, 파인케미컬, 화공품, 식품소재 등을 생산하는 바이오 리파이너리(Bio-refinery)의 연구는 많지만, 세포벽 성분을 남김없이 모두 사용하는 바이오매스 이용기술은 아직 개발되지 않았다.

○ 지금까지 헤미셀룰로스에 관한 연구개발로써 올리고당, 식이섬유, 증점다당 등은 기능성식품 소재로 이용되고 있다. 아라비노자일로올리고당과 자일로올리고당은 사람의 소화관에서 Lactobacilli, Bifidobacteria의 생육을 자극하여 장내환경 개선효과 때문에 프리바이오틱스 소재로 주목받고 있다. 본문에서 자일라네이스, 아라비노플라노시데이스, 글루쿠로니데이스의 불균일한 기질특이성에 대하여 소개했지만, 이 밖에도 기질특이성이 다른 효소가 다수 존재하고 있다.

○ 관련 국내연구로는 아민 화합물 생산을 위한 디카복실레이즈 효소의 합리적 설계 및 스크리닝 시스템 개발(최 향, 2014), 희소당 생산을 위한 인산당 이성화효소의 분자 특성조사 및 효소개량(염수진, 2010), 당 가수분해·변환효소의 구조 설계 및 효소-나노입자 복합체 제작(Raushan K. S., 2013) 등이 있다.

○ 더 많은 헤미셀루레이스의 기질특이성이 해명되면 복수의 헤미셀루레이스를 조합함으로써 헤미셀룰로스에서 올리고당만을 선택적으로 생산하는 등 바이오매스의 이용촉진을 위한 레이셔널디자인(rational design)의 실현을 기대할 수 있을 것이다.

저자: Maehara Tomoko, et al.
자료유형: 학술정보