유전자 조작 플랑크톤으로 물 속 플라스틱 분해한다

[아이뉴스24 최상국 기자] 국내 연구진이 유전자를 조작해 플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤 개발했다. 실용화를 위해서는 환경 위해성을 검증해야 하는 등 난관이 남아 있지만 심각한 환경문제로 떠오르고 있는 물 속 미세플라스틱을 먹이사슬의 첫 단계에서 차단할 수 있는 가능성을 제시한 것으로 기대된다.

28일 한국생명공학연구원 세포공장연구센터 이용재, 김희식 박사팀은 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류에 플라스틱 분해 유전자를 합성해 페트병을 분해하는 플랑크톤을 개발하는 데 성공했다고 발표했다.

연구팀은 현재 시판되고 있는 음료수 페트병을 대상으로 실험한 결과 테레프탈산, 에틸렌글리콜 등 인체에 무해한 단량체들로 완전히 분해되는 것을 확인했으며 전자현미경을 통해 페트병이 분해되는 과정도 관찰했다고 밝혔다.

연구책임자인 김희식 박사는 “세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것”이라며, “먹이사슬을 통한 미세플라스틱의 생물 농축을 원천적으로 차단할 수 있는 기술의 실마리를 제공함으로써 추가적인 연구를 통해 자연복원, 수산양식 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 전망했다.

플라스틱으로 인한 생태계 오염은 전지구적인 환경 문제로 떠오르고 있다. 어패류 등의 수생 생명체는 미세플라스틱을 먹이로 오인해 섭취하는 경향이 있어, 먹이사슬을 통해 플라스틱이 생태계에 농축될 우려가 있다. 식물성 플랑크톤은 수생 생태계의 1차 생산자로서 빛으로부터 포도당과 같은 영양분을 합성해 전체 먹이사슬에 공급하는 역할을 담당한다. 따라서, 플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤은 미세플라스틱에 의한 수생 생태계의 연쇄 오염을 원천적으로 예방하고 먹이사슬을 통한 플라스틱 생물농축을 차단할 수 있다.

연구팀은 클라미도모나스 라인하르티(Chlamydomonas reinhardtii)라는 가장 대표적인 녹색 미세조류에, PET 분해 효소(PETase)의 아미노산 서열을 이용해 식물 플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성, 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤 ‘CC-124_PETase’를 개발했다.

PET 분해 효소(PETase)는 2016년 해외 연구진이 PET를 분해하는 세균에서 발견한 효소다. 클라미도모나스 라인하르티는 美 FDA로부터 '일반적으로 안전한 미생물'로 인정받은 가장 대표적인 녹색 미세조류 중 하나다. 연구팀은 세균에서 발견된 PET 분해 효소의 아미노산 서열을 활용해 PET를 분해하는 식물석 플랑크톤을 합성한 것이다.

이용재 박사는 "GMO 이슈 등 해결해야할 과제가 많이 남아 있지만 실용화 소요시간을 크게 앞당긴 연구 성과"라고 의미를 부여하면서 "플라스틱 분해 플랑크톤을 먹이로 활용한 동물성 플랑크톤과 어류 내에서의 플라스틱 분해효과 규명, 환경 영향 분석 등 후속연구를 통해 향후 환경 및 수산 양식 분야에 적용되도록 하는 것이 목표"라고 말했다.

이번 연구는 미생물 분야의 국제학술지 마이크로바이얼 셀 팩토리즈(Microbial Cell Factories) 온라인에 4월 28일 게재됐다. (논문명 : Functional expression of polyethylene terephthalate-degrading enzyme (PETase) in green microalgae. 교신저자: 이용재/김희식 박사, 제1저자: 김지원/박수빈 석박사통합과정생)

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