[전북 뉴스] 전북대학교 연구팀이 메탄가스를 메탄올로 바꾸는 자연 반응의 단백질 구조와 작동 원리를 세계 최초로 규명하며 온실가스 저감과 친환경 연료 개발 가능성을 제시했다.

5일 전북대학교는 이승재 교수 연구팀이 극저온 전자현미경(cryo-EM)을 활용해 자연계에서 메탄가스를 메탄올로 전환하는 단백질 복합체 구조와 작동 원리를 원자 수준에서 규명했다고 밝혔다. 이승재 교수는 “이번 성과는 메탄을 활용한 친환경 연료 생산과 인공 촉매 개발 연구의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 보고 있다”라며 “특히 온실가스를 줄이면서 동시에 자원으로 활용할 수 있는 기술 개발로 이어질 가능성이 크다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.

메탄은 이산화탄소보다 지구온난화 효과가 30배 이상 강한 온실가스이지만 연료 등 다양한 자원으로 활용될 수 있다. 자연계에서는 일부 미생물이 가진 ‘수용성 메탄모노옥시게나제(sMMO)’ 단백질이 메탄을 메탄올로 전환하는 역할을 수행하지만, 해당 단백질이 실제 반응 과정에서 어떻게 작동하는지는 오랫동안 과학계 난제로 남아 있었다.

기존 X-선 결정학 방식은 단백질을 고정된 결정 상태로 분석해야 해 물속에서 실제 작동하는 단백질 움직임을 관찰하는 데 한계가 있었다. 이에 연구팀은 단백질을 영하 180도 이하로 급속 냉동해 자연 상태와 유사한 구조를 관찰할 수 있는 극저온 전자현미경 기술을 도입했다.

연구 결과 7개 이상의 폴리펩타이드로 구성된 단백질 복합체가 결합과 해리를 반복하며 메탄을 메탄올로 전환하는 과정을 단계별로 확인했다. 이는 그동안 자연적으로 일어난다고만 알려졌던 메탄 산화 반응을 구조 변화와 반응 순서 측면에서 과학적으로 설명한 첫 사례다.

이번 연구는 세계적 학술지 『어드밴스트 사이언스(Advanced Science)』 최신호 온라인판에 게재됐으며 전북대를 중심으로 국내외 공동 연구로 진행됐다. 제1저자인 황윤하 대학원생은 기초과학연구원(IBS) 류범한 박사와 미국 메릴랜드 주립대 의과대학 Edwin Pozharski 교수 연구진과 협력해 고해상도 구조 분석을 수행했다.

전북대학교는 이번 연구가 지역거점국립대학도 세계 수준의 기초과학 연구를 선도할 수 있음을 보여주는 성과로 평가하고 있으며, 향후 온실가스 저감 기술과 친환경 에너지 산업 발전에 기여할 것으로 기대하고 있다. /장병운 기자
 

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