일산화탄소 정화하는 효소...그 원리 밝혀냈다

김나윤 기자 / 기사승인 : 2024-05-08 09:51:16
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▲일산화탄소 전환효소의 전자전달 핵심부위 및 폐가스 정화기술 전체 모식도 (자료=UNIST)

특정 효소로 유독가스를 정화할 수 있다는 사실이 확인됐다.

8일 울산과학기술원(UNIST) 탄소중립대학원 및 에너지화학공학과 김용환 교수팀은 에너지화학공학과 류정기 교수팀, 서울대학교 화학과 이형호 교수팀과 공동으로 진행한 연구에서 일산화탄소 탈수소효소(Carbon Monoxide Dehydrogenase, CODH)가 일산화탄소 정화기능이 있다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.

일산화탄소 탈수소효소는 독성이 있는 일산화탄소를 산화시켜 이산화탄소로 만드는 효소다. 이를 이용해 산업폐기물 가스에 포함된 유해가스를 완전히 정화할 수 있다. 다만 이 효소의 정확한 전자전달 부위에 대해선 알려진 바가 없었는데 연구팀이 특정한 전자전달 작용부위를 발견한 것이다.

전자를 가지고 있던 특정 부위에서는 전자를 잃는 산화반응이 진행된다. 이 반응에서 생성된 전자는 전자전달체에 의해 이동한다. 이때 유해한 일산화탄소 분자를 만나면 이 전자가 가스가 정화되도록 만드는 것이다.

연구팀은 효소의 특정 부위를 정밀하게 조작해 효소 활성을 더 촉진시킬 수 있는 방법도 개발했다. 효소의 전자전달 부위를 돌연변이화 시켜 다른 아미노산으로 교체하면 효소와 전자전달 매개체와의 친화도가 향상된다. 이를 통해 효소는 이전보다 더 빠르고 효율적으로 가스를 정화할 수 있다.

김용환 교수는 "효소를 이용한 산업폐기물 가수 정화기술의 새로운 지평을 열었다"며 "이 효소를 활용해 다양한 실험을 수행했고, 실제 산업폐기물 가스에 대해 높은 정화능력을 나타내는 것을 확인했다"고 밝혔다.

논문 제1저자이자 교신저자인 김석민 연구교수는 "이번 연구결과는 철강산업에서 발생하는 폐가스를 탄소자원으로 활용해 유용한 화학제품 생산으로 응용이 가능하다"며 "국내에서 탄소중립을 실현하는데 큰 도움이 될 것"이라고 평가했다.

이번 연구결과는 '네이쳐 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 게재됐다.

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