생분해성 바이오폴리머 PHA 연구로

 

 

100년 만에

 

 

토양 및 해양생태 오염 난제 해결

 

 

 

땅에서 썩는 친환경 비닐, 플라스틱 등

 

대량생산 앞당겨 토양 생태환경 해결 방안 제안

 

 

이번 연구 발표로 미생물 플라스틱 연구 분야에 새 지평을 여셨고, 독보적인 연구

 

성과를 거두셨습니다. 개인적인 소감 부탁드립니다.

 

『Nature』 저널의 ‘Scientific Reports’에 발표된 연구 성과는 미생물 분야의 지난 100년 수수께끼이고 난제였던 토양세균 세포내 PHA 나노입자의 구조 및 세균의 생존 관련 생리적 기능을 세계 최초로 밝혔다는 사실입니다. 놀랍게도 토양 중 칼슘이온이 그 중심 역할을 한다는 것이 핵심 주제입니다. 역발상의 창의적 아이디어로 끌어낸 독보적 연구 성과로서, 앞으로 이 연구 성과가 학문적으로나 산업적으로 많이 활용되어 지구생태환경 보전에 도움이 되길 기대합니다.

 

PHA(폴리히드록시알칸산) 바이오폴리머 생산연구를 시작하시게 된 계기가 있으셨

 

는지요?

 

1989년 가을, 대한화학회 학술발표에 참석했었습니다. 미국 시애틀에서 진행했던 연구 결과를 발표하는 동시에 초청 강연을 들을 수 있는 기회가 주어졌습니다. 여러 주제 중 ‘세균의 PHA폴리에스터 합성 관련 유전자’에 관한 강연을 듣게 되었습니다. 그 당시 저는 생물학 전반의 유전자 등에 관한 지식이 상대적으로 빈약했습니다. 하지만 강의를 듣는 순간, ‘바로 이거다!’라는 판단이 들면서 이 분야의 연구를 시작하게 되었습니다.

 

『Nature』 저널의 ‘Scientific Reports’에 논문을 통해 세균 세포 내에 나노 크기의

 

PHA 알갱이의 형성과정 및 구조를 밝혀 주셨습니다. 토양세균 이 세포내에 PHA

 

폴리머 나노알갱이 구조물을 왜 만드는지 자세한 설명 부탁드립니다.

 

그동안 세균 세포내 나노 크기의 PHA 알갱이의 형성과정 및 구조를 밝히기 어려웠던 이유는 현대기술로는 수화상태의 무정형 구조를 원자수준에서 접근하는 것이 불가능했기 때문입니다. 그런데 저는 접근 방법을 세포 내 나노그래뉼 분리방법의 개선, PHB(PHA의 일종) 카복시말단의 100% 에스터화 캡핑 등 8가지 방법을 총동원하여 10년 이상 연구를 해왔고, 결국 세포내 PHA 나노 알갱이의 구조를 밝혀냈습니다. 나노 알갱이들 즉 토양세균이 세포 밖에 칼슘이온이 어떤 농도 이상 있어야만 PHA를 합성한다는 것이었습니다. 세포외 칼슘농도가 증가하면 세포내 PHA의 축적량도 증가하며, 세포내로 들어오는 칼슘을, 카복시 말단 그룹을 단위알갱이(unit granule) 안에 감춘 형태를 취한 방향성 폴리머 사슬로 정렬된 PHA 나노 알갱이에 포획시킴으로써 세포질 칼슘농도를 조절하여 세균의 생존력을 강화하는 것을 확인할 수 있었습니다.

난분해성 석유플라스틱의 미세플라스틱화로 토양 해양 생태계가 위험합니다.

 

교수님께서 이번 생분해성 플라스틱 PHA 연구 성과가 현재의 석유 미세플라

 

스틱(주로 난분해성 비닐로부터 파생)의 생태계 위협 문제의 해결에 어떤

 

도움을 줄 수 있는지 설명 부탁드립니다.

 

최근 난분해성 석유플라스틱의 미세플라스틱화로 인해 앞으로 예상되는 재앙적 수준의 지구 토양 및 해양생태계를 포함, 모든 생물 생태계 교란 가능성이 이슈가 되는 현실입니다. 이런 현실에서도 미생물에 의해 분해 소멸되는 생분해성 플라스틱소재는 생태 친환경적이므로 상대적 비용이 조금 높아도 그 가치는 월등하다 하겠습니다. 특히 생물고분자 중에서도 셀루로즈, 폴리펩티드 등 다른 비 열가소성 생물 고분자에 비해 PHA 계열 고분자는 열가공이 쉬워 그 가공처리 응용성이 뛰어날 뿐만 아니라 기계적 성질도 매우 우수하여 산업적으로 매우 중요하게 응용될 수 있습니다. 비닐이나 플라스틱이 썩어 퇴비화 등으로 처리될 수 있기 때문에 매우 환경 친화적입니다. 게다가 지구환경재해 예방차원에서라도 이런 친환경 소재들을 사용하는 것은 인간이 지불해야 할 비용일 수도 있다고 판단됩니다. 세균으로부터의 생분해성 바이오폴리머 PHA 연구가 생산성 한계를 극복하고 세포외 친환경 대량생산의 기술 개발을 앞당길 수 있다고 봅니다.

 

향후 연구 계획과 바이오과학 분야에서 연구에 매진하고 있는 후학들에게 한

 

말씀 부탁드립니다.

 

제 연구가 추후 후배 학자들에 의해 세균의 세포외 칼슘 인지와 신호전달 및 PHA 칼슘저장시스템과의 관계가 밝혀지기를 기대합니다. 사실 모든 실험실에 연구비가 넉넉하게 주어지지 않다 보니, 연구자들이 돈을 따라 연구 과제 방향을 수시로 바꿔나가는 것이 오늘날의 현실입니다. 하지만 좋은 연구 성과는 돈보다는 오랜 시간 혼신의 힘을 다해 열정적 투자를 해야만 얻어낼 수 있습니다. 많은 젊은 후배들이 자기 소신에 따라 각자의 영역에서 한 우물을 파는 자세로 꾸준한 연구를 수행해 나가며 학문이나 사회에 도움이 되는 길을 걸었으면 합니다. 또한 학문에 대한 열정과 땀의 열매는 어느 것에도 비할 바 없음을 우리 모두가 공감하는 사회가 찾아오길 기대합니다.