역사상 가장 빠른 속도의 플라스틱분해 능력을 가진 효소가 발견됨

역사상 가장 빠른 속도의 플라스틱분해 능력을 가진 효소가 발견됨

--독일의 한 묘지에서-

 

 

 

플라스틱 분해효소

 

매립지에 버려진 플라스틱 쓰레기는 자연히 분해되기까지 몇 백 년이나 걸린다. 그런데 새로 발견된 퇴비의 유전물질에서 추출된 효소라면 하루도 되기 전에 먹어 치워버린다.

그 포리에스텔 가수분해효소는 <phl7>라는 이름으로 독일 묘지에서 퇴비를 먹고 있는 것이 발견되었다.

거기서 페트병으로 익숙한 <포리에칠렌테프타레트(pet)>에 시도해 본바 16시간 이내에 9할을 분해할 수 있다는 것을 알았다.

이제까지 알려진 가운데에서 가장 빠른 플라스틱 분해자라고 한다.

 

이제까지의 가장 빠른 플라스틱 분해 능력을 가진 천연의 효소

 

2016년 일본의 리사이클 시설에서 플라스틱을 먹는 세균이 발견되었다. 여기서 생성되는 <베타제(（PETase）>라고 불리는 효소는 페트병으로 익숙한 PET를 놀라운 세력으로 분해하고 플라스틱 분해효소로서의 지위를 부동의 것으로 하였다.

그런데 독일 삭센주 라이프치히의 묘지에서 새롭게 발견된 <PHL7> 효소는 다시 그 2배의 속도로 분해한다.

베타제에는 발견 이래 여러 가지의 개량이 실시되었으나 그런 강화 베타제마저 PHL7에서 배울 점이 있다고 한다.

<라이프치히에서 발견된 효소는 이제까지보다 적은 에너지로 플라스틱 재이용을 가능하게 하는 대체 리사이클법을 확립하는 도움이 될 것이다.>라고 라이프티히대학의 미생물학자 볼프강 트인마만(Wolfgang Zimmermann) 씨는 말한다.

 

만능은 아니지만 효과적으로 분해된다.

 

PHL7효소를 활용하면 페트병 등의 페트플라스틱제품을 환경에 부하가 걸리지 않고 효과적으로 분해하고 새로운 플라스틱제품을 만들 수가 있다.

아쉽지만 phl7효소도 베타제도 만능은 아니다. 일부의 병에 이용되고 있는 결정화레벨이 높은(분자가보다 조직화된 구조를 하고 있다.) PET를 완전히 분해하지는 못한다.

그러나 PHL7효소라면 PET제의 과물의 백을 24시간도 걸리지 않고 분해하고 만다.

다시 훌륭한 점은 그 과정에서 되는 무부산물로 새로운 플라스틱용기를 만들 수도 있다.

 

플라스틱 리사이클이 세계 경제를 좌우한다.

 

리사이클이 세계에 주는 위력은 헤아릴 수 없다. 전 세계에서는 매년 8200만 톤 이상이나 PET가 생산되고 있다. 그러나 현상에서는 그 중 새로운 플라스틱으로서 바꾸어 태어나는 것은 참으로 수 퍼센트에 지나지 않는다.

다시 플라스틱 제품을 리사이클하는 데에는 지금으로서는 먼저 그것을 녹이지 않으면 안 된다. 이것은 다대한 에너지와 비용이 걸리는 방법이다.

한편 생물학적인 리사이클은 보다 저비용. 고효율인 순환형 플라스틱경제에 이어진다고 기대된다. 그러므로 최근 수년 과학자들은 플라스틱을 먹는 세균의 개발에 힘을 썼다.

 

PHL7효소가 플라스틱을 빨리 분해할 수 있는 이유

 

퇴비의 유전물질에서 추출된 PHL7효소가 빨리 PET를 분해할 수 있는 비밀은 DNA 안에 있는 것 같다.

PHL7효소의 아미노산 배열은 어느 부분이 플라스틱 분해효소와 조금 다르다. 페닐알라닌(Phenylalanine) 잔기 대신에 류신(Leucine)이 있다. 이 부분은 효소와 폴리마(Polymer)의 결합에 관련하고 있다고 생각되고 있다.

 

===류신 (Leucine)

아미노산--류신은 아미노산의 하나이다. 백색 결정이 되는 것으로부터, 그리스어로 "희다"를 의미하는 "λεύκ-"에 연관되어 명명되었다. 위키백과===

 

이번 연구그룹은 그 효과를 확인하기 위하여 다른 플라스틱 분해효소인 페닐알라닌 (phenylalanine)을 류신에 치환시켜보았다. 그러자 플라스틱의 분해속도가 한꺼번에 가속하여 PHL7에 필적하는 속도가 되는 것을 확인되었다.

 

===*페닐알라닌 (phenylalanine)

아미노산--페닐알라닌은 필수 아미노산 중 하나이며, 체내에 이 아미노산을 분해하는 효소가 없을 경우엔 페닐케톤뇨증에 걸리게 된다. 티로신의 전구물질이 될 수 있다. 한편 감미료 중 아스파탐의 주 원료이기도 하다. 위키백과===

 

이 특징 때문에　PHL7효소는 베타재보다 많은 포리마에 결합할 수 있는 것 같다.

이러한 결과에 기초하여 페닐알라닌이 류신으로 치환시킴으로써 PHL7효소의 잔기당의 결합 에너지가 증대했다고 추측되고 있다.

 

재빨리 분해 환경에 좋은 플라스틱 리사이클

 

　PHL7효소는 일이 빠를 뿐 아니라 특히 쓰레기처리 하지 않아도 플라스틱을 분해할 수가 있다. 분쇄하거나 녹이거나 하지 않아도 자근자근 먹어주는 것이다.

다시 부산물을 재결합하기 위하여 석유화학물질에 의지할 필요가 없다.

PHL7라는 강력한 효소를 쓰면 사용이 끝난 페트를 직접 리사이클 하게 된다. 그러므로 이산화탄소의 배출은 억제되고 석유화학제품을 쓸 필요가 없다.

그 대식 능력이라면 페트플라스틱의 사용, 폐기, 리사이클이라는 지속가능한 흐름을 실현할 수 있다고 기대할 수 있다.

세계의 플라스틱 오염의 참상을 생각하면 꿈같은 이야기이다. 연구 그룹은 현재 시작품의 제작에 당하고 있다고 한다.

이 연구는 『ChemSusChem』（2021년 6월 15일부로）에 개재됨.

 

일본어원문=ドイツの墓地で、史上最速のプラスチック分解能力を持つ酵素

출처=...https://karapaia.com ›