우의전(왼쪽) 박사와 박광현 박사가 페놀류 환경유해물질 분해 촉진 단백질의 작용 원리연구를 수행하고 있다. [한국생명공학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국생명공학연구원은 우의전‧이승구 박사 연구팀이 20여년간 난제로 남아있던 페놀류 환경유해물질 분해 촉진 단백질(감지 전사인자, DmpR)의 작용 원리를 규명했다고 18일 밝혔다. 이번 연구를 통해 토양‧수질 오염 탐지에 응용될 것으로 기대된다.

산업 폐수에서 비롯된 유해성 화합물(페놀류)을 정화하기 위하여 슈도모나스 세균과 같은 미생물이 수질 정화법에 이용되고 있다. DmpR 단백질은 정화 미생물에 존재하는 페놀 분해 촉진 단백질로 알려져 있으나, 기능적 중요성에도 불구하고 구조적, 분자적 활성 기작이 밝혀지지 않았다.

DmpR은 페놀에 특이적으로 반응하는 바이오 센서 단백질로 개발돼 왔다. DmpR의 페놀 인식 구조 및 활성 원리 규명은 다양한 유해 물질 탐지 바이오센서 개발을 위해 필요성이 커지고 있었다.

연구팀은 단일 분자 형광법과 엑스선 결정화를 통해 DmpR의 분자적 수준의 전사 활성 원리를 분석했다.

단일 분자 형광법은 변화하는 단백질의 단일 분자를 추적하는 신기술로 연구팀은 다양한 전사 촉진 인자 변화에 의한 단백질 상태 변화를 추적했다. 그 결과 일반 상태에서 DmpR은 반응성이 없는 두 분자가 결합한 형태로 존재하다가 페놀 등 오염물질과 결합하면 4개의 분자가 모여있는 형태로 변화, 오염물질 분해를 촉진시키는 활성화 상태로 변화함을 밝혔다.

우의전 박사는 “20여 년간 난제였던 페놀류인식 전사 촉진 시스템을 규명함으로서 산업적으로 페놀 등 화학 오염물에 대해 특이적으로 반응하는 신규 바이오센서 제작의 이론적 토대를 제공했고, 학문적으로는 신규 전사 시스템 규명이라는 성과를 얻었다”면서 “이러한 구조적 분석으로 페놀류뿐만 아니라 다양한 화학 오염물 진단에 응용이 가능할 것으로 예상한다”고 말했다.

이번 연구성과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 6월 1일자 온라인 판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com