<사진. 19Fu-FA 합성을 위한 새로운 방법
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

연료와 화학적 화합물을 생성할 수 있는 새로운 프로세스

위스콘신 주립대(University of Wisconsin-Madison)와 미시간 주립대학(Michigan State University)의 연구팀은 유전자와 효소를 이용해서 유용하게 적용될 수 있는 화합물(19Fu-FA)을 생성할 수 있다는 것을 증명했다. 19Fu-FA는 지방산을 포함하는 19개의 탄소 푸란(furan)으로 구성되었다. 이 화합물은 현재의 화석 연료를 대체할 수 있는 유망한 생물학적 화합물로서 적용될 수 있을 것이다.

이번 연구진은 미 에너지부로부터 자금을 지원받아서 19Fu-FA 합성을 이끄는 세포 게놈을 발견했다. 이 연구결과는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences에 8월 4일자로 게재되었다.

이번 연구진은 많은 박테리아의 게놈 속에 존재하는 이전에 규명되지 않는 유전자를 확인했다. 그래서 이번 연구진은 대규모의 지방산을 제조하기 위해서 이런 박테리아 게놈을 추출하였다. 이런 박테리아 게놈은 화학 산업, 연료 등의 많은 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

새로운 19Fu-FA는 로도박터 스페로이드(Rhodobacter sphaeroide)의 돌연변이 균주 속에 축적되는 “알 수 없는” 물질로서 처음 알려졌다. 로도박터 스페로이드는 소수성, 불용성 화합물을 과잉 생산하는 능력 때문에 GLBRC에 의해서 연구되고 있는 유기체이다. 이런 유형의 화합물은 화석 연료에서 현재 추출되는 가소제, 용매, 윤활유, 연료 첨가제를 위한 생물학적 대체재이고, 화학 산업과 연료 산업에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이번 연구팀은 이런 지방산이 독성을 가진 반응성 종을 제거할 수 있다는 추가적인 증거를 제공했다. 이것은 화학 산업과 세포 분야에 적용될 수 있는 강력한 항산화제라는 것을 보여주었다.

세포 게놈은 세포의 기능 또는 DNA의 특성을 정의하는 유전자 청사진(genetic blueprint)이다. 최초의 게놈 서열을 사용한 이후부터, 과학자들은 많은 세포가 세포 속의 DNA에 의한 지정된 명령에 따라서 잘 알려지지 않는 기능을 가진 단백질을 인코딩한다는 것을 알게 되었다. 그러나 알려지거나 분명한 활성 이외의 미스터리로 남아 있는 것들은 이런 유전자 청사진을 통해서 파악될 수 없었다.

시간이 지남에 따라서, 과학자들은 이런 유전자 청사진의 상당 부분들이 효소의 제조를 유도할 수 있다는 것을 발견했다. 단백질은 세포가 살아남기 위해서 분자들을 만들거나 분해할 수 있게 한다. 이런 효소들은 새롭고 유용한 화합물을 생산한다.

이것은 유전체학(genomics)의 힘을 보여주는 대표적인 사례이고, 세포 속의 새롭거나 이전에 알려지지 않는 화합물을 식별할 수 있게 한다. 이런 화합물들은 화학물질, 연료, 심지어 세포 산화방지제로서 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

이번 연구진은 지방산 화합물의 화학적 유사성을 확인했고, 박테리아 속에서 그들의 합성을 이끄는 특정 유전자를 확인했다. 이 연구결과는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences에 “Synthesis and scavenging role of furan fatty acids”라는 제목으로 게재되었다(doi: 10.1073/pnas.1405520111).

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr