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토양 박테리아가 공통으로 사용하는 단백질이 아릴 화합물을 가치 있는 물질로 변형시키려는 노력에 필요한 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 아릴 화합물은 기업과 농업 활동에서 만들어지는 폐기물이다. 미국 에너지부 소속 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)와 JBEI(Joint BioEnergy Institute)의 샌디아 국립 연구소(Sandia National Laboratories) 연구팀은 효소 LigM의 구조를 밝혀냈다고 보고했다. 이 효소 단백질은 토양 박테리아인 Sphingomonas에서 얻은 것으로, 식물의 구조를 유지하는 딱딱한 유기 물질인 리긴(ligin)에서 유래한 아릴 화합물을 대사하는 역할을 한다. 관련 연구는 PNAS에 보고되었다(DOI: 10.1073/pnas.1619263114). 바이오연료 생성에서, 아릴 화합물은 리긴이 부서지면서 생기는 부산물이다. 리긴을 부수는데 관여하는 신호전달에는 탈메틸화가 포함되고 있으며, 리긴에서 유래한 아릴 화합물을 변형시키는 임의의 부가적인 단계에서 결정적인 전구체(precursor)가 된다. 이번 연구를 주도한 Amanda Kohler 박사는 ldquo;LigM은 방향족 변화에 사용되는 탈메틸화 효소로, 간단하고 단일 효소 시스템이기 때문에 매력적이다. 효소 단백질 LigM은 넓은 영역의 온도 영역에서 기능을 유지할 수 있다 rdquo;고 말했다. 연구팀은 LigM 효소의 절반이 단순하고 복잡한 유기체에서 모두 발견되는 테트라 하이드로 폴레이트(tetrahydrofolate-binding domain) 도메인과 구조 상동성이 있다고 보고했다. 하지만 LigM의 구조의 다른 반절은 완전히 유일한 구조로, 아릴 기질-결합 자리가 위치한 곳이다. 연구팀은 LigM이 타이로신-의존성 탈메틸기화 효소라는 것을 알아냈다. 이번 연구는 방향족 폐기물을 유용한 것으로 바꿀 수 있는 효소-기반 시스템을 개발하는 필요한 기초 작업을 제공했다고 연구팀은 주장했다. 현재 연구팀은 LigM의 구조를 바탕으로 LigM을 엔지니어링함으로, 다양한 아릴 화합물에 적용되고, 특정한 아릴 폐기물을 타깃으로 하려는 연구를 진행하고 있다. |
