메탄은 온실효과가 이산화탄소의 25배에 달하는 온실가스로, 산업 현장에서 메탄 단독으로 배출되지 않고 다른 성분과 혼합된 형태로 방출된다. 특히 천연가스에는 메탄과 함께 에탄이 섞여 방출된다.
메탄산화균은 지구상에서 유일하게 메탄을 에너지원으로 사용하는 세균으로 특히 ‘편성 메탄산화균’은 메탄을 산화하는 동시에 세포 내에 생분해성 고분자인 ‘폴리하이드록시부티레이트’(PHB)를 축적할 수 있어 친환경 플라스틱 생산 재료로 주목받는다. 주로 메탄이나 메탄올과 같은 화합물을 활용해 성장하는 것으로 알려져 있으나, 에탄이 섞여 있는 복합 조건에서의 대사 반응은 알려진 바 없다.
한국과학기술원(KAIST) 명재욱 교수와 미국 스탠퍼드대학교 공동 연구팀은 천연가스의 주요 부성분인 에탄이 편성 메탄산화균의 대사에 미치는 영향을 규명했다고 7일 밝혔다.
연구팀은 에탄이 편성 메탄산화균의 성장 기질로 사용되지 않음에도 불구하고 메탄 산화, 세포 성장, PHB 합성 등 주요 대사 경로에 유의미한 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 다양한 메탄·산소 농도 조건에서 에탄을 첨가해 메탄산화균을 배양한 결과 에탄 농도가 증가할수록 세포 성장이 억제되고, 메탄 소비가 감소했지만 PHB 합성은 증가한 것으로 나타났다.
에탄 단독으로는 메탄산화균에서 반응하지 않지만, 메탄과 함께 존재할 경우 메탄을 산화하는 핵심 효소를 통해 에탄이 동시에 산화되는 현상이 관찰됐다. 에탄을 첨가했을 때 메탄의 소비량은 감소했지만, 메탄 분해 효소를 구성하는 유전자 발현량에는 유의미한 변화가 없었다.
이는 에탄이 유전자의 전사(transcription·복사) 수준에는 영향을 미치지 않으며, 대신 효소의 실제 작동 능력이나 전사 이후 조절 단계에서 영향을 준다는 것을 보여준다고 연구팀은 설명했다.
명재욱 교수는 “에탄이 메탄산화균의 대사 흐름을 간접적으로 조절하는 조절자로서, 메탄과 함께 있을 때 의도치 않은 방식으로 세포 성장과 PHB 생산에 영향을 미침을 밝혔다”며 ‘생물학적 메탄 저감 기술 개발과 바이오플라스틱 생산에 활용할 수 있을 것“이라고 말했다.
헬로티 이창현 기자 |
