국내 연구팀이 플라스틱을 먹는 벌레한테서 폴리에틸렌 분해 효소를 찾아냈다.
한국생명공학연구원은 감염병연구센터 류충민 박사팀이 꿀벌부채명나방 애벌레 분석을 통해 ‘에스테라아제·라이페이즈·사이토크롬 P450′의 역할을 확인했다고 6일 밝혔다.
꿀벌부채명나방은 벌집을 먹이로 삼는 꿀벌 해충이다.
사람 체온에서 병을 일으키는 환경에서 잘 자라서 병원성 세균 연구를 위한 모델로 쓰이기도 한다.
그런데 지난 2017년 영국과 스페인 연구진이 “꿀벌부채명나방 애벌레가 폴리에틸렌을 빠르게 분해하는 것을 확인했다”고 발표해 학계 시선을 끌었다.
애벌레 100마리가 12시간 이내에 분해하는 폴리에틸렌양이 92㎎ 정도인 것으로 확인되면서, 플라스틱 공해 해결사로서 기대를 모았다.
다만, 당시 국제 연구진은 애벌레 효소 중 어떤 게 폴리에틸렌을 분해하는지 명확히 밝히지는 못했다.
한국생명공학연구원 연구팀은 꿀벌부채명나방 유전체를 분석하고, 왁스와 플라스틱을 먹였을 때 곤충 장내에서 특별하게 만들어지는 단백질을 살폈다.
벌집의 주요 구성 물질인 왁스는 구조상 플라스틱과 아주 유사한데, 특히 폴리에틸렌과 많이 닮았다.
왁스와 폴리에틸렌은 탄소가 길에 이어진 형태로 돼 있다.
연구팀은 장내 미생물을 제거한 꿀벌부채명나방한테도 플라스틱 긴 사슬이 쪼개진 것을 발견했다.
미생물 없이도 폴리에틸렌 분해 능력이 유지된다는 뜻이다.
구체적인 분해 과정을 알아보기 위해 연구팀은 장내에서 왁스나 플라스틱을 먹었을 때 발현되는 효소를 살폈다.
울산과기대 박종화 박사팀과 함께 전체 유전자 지도를 만든 다음 전사체 분석을 진행해 특정한 효소 후보를 선발했다.
에스테라아제(Esterase), 라이페이즈(Lipase), 사이토크롬(cytochrome) P450 등이 그 주인공이라고 연구팀은 설명했다.
이 유전자 3개는 특히 장에서 플라스틱을 분해하는 시점에 많이 만들어졌다.
다른 조직보다 장내에서 특이하게 많이 나타났다.
류충민 박사는 “꿀벌부채명나방 유래 효소를 발굴해 대량 배양한다면 플라스틱 오염 문제를 해결할 수 있을 것”이라며 “자연 분해되는 새로운 플라스틱도 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국생명공학연구원 주요사업과 농촌진흥청 우장춘 프로젝트 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 생물학 분야 국제 학술지 ‘셀 리포트’(Cell Reports) 2월 26일 자 온라인판에 실렸다.