페트병 분해하는 식물성플랑크톤 새계 최초 개발...미세플라스틱 축적 막는다

생명연 이용재, 김희식 박사팀 연구 성과

유전자변형 미세조류로 플라스틱 분해해

수산양식, 자연복원 등에 널리 활용 기대

미세플라스틱이 수생생태계를 거쳐 점차 농축돼 인간의 체내에 축적되기까지의 순환과정과 이를 차단하는 플라스틱 분해 플랑크톤의 효과를 소개한 그림. /자료제공=생명연

바다, 강, 호수 등에서 확산되는 미세플라스틱은 어패류 등 수생생태계에 침투하고 결과적으로는 이를 섭취한 인간의 체내에도 쌓인다. 이 같은 환경오염을 일으키는 페트(PTE)병을 분해하는 식물성 플랑크톤이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국생명공학연구원은 본원 세포공장연구센터의 이용재·김희식 박사팀이 플라스틱 분해효소를 발현할 수 있도록 유전자형질을 전환시킨 식물성 플랑크톤을 만들어냈다고 27일 밝혔다. 개발된 플랑크톤의 명칭은 ‘CC-124_PETase’다. 이는 대표적인 녹색 미세조류인 ‘클라미도모나스 레인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)’에 PET 분해 효소(PETase)의 아미노산 서열을 이용하여 유전자를 합성하는 방식으로 개발됐다. 김 박사는 이번 연구성과에 대해 “세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것”이라고설명했다.

페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤 실험의 전자현미경 사진.(a) 일반 플랑크톤을 이용하여 4주간 분해한 결과. 플라스틱 분해 플랑크톤을 이용하여 (b) 2주, (c) 4주간 분해한 결과. 빨간색 상자로 표시된 부분은 플라스틱이 분해돼 구멍 등이 뚫린 모습을 확대한 모습./사진제공=생명연

식물성 플랑크톤은 광합성으로 영양분을 합성해 수생생태계의 먹이사슬에 공급하는 1차 생산자다. 따라서 식물성 플랑크톤을 활용한 PET분해는 미세플라스틱의 축적을 수생생태게의 가장 밑단에서부터 방지할 수 있다는 점에서 혁신적인 기술이다. 앞서 지난 2016년 해외연구팀이 페트병을 분해하는 효소를 세균으로부터 발견했지만 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류에 적용한 사례는 이번 연구가 처음이라는 게 생명연측 설명이다. 이번 기술을 기반으로 한 추가 연구가 진행되면 자연복원, 수산양식 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

이용재 생명연 박사

이번 연구는 과학기술정보통신부와 생명연이 추진하는 아이디어 기반 융합 사업의 지원으로 수행됐다. 연구내용은 지난 4월 28일(현지시간) 미생물 분야의 국제학술지인 ‘마이크로바이얼 셀 팩토리즈(Microbial Cell Factories, IF 4.669)’ 온라인 판에 게재됐다. 논문명은 ‘ Functional expression of polyethylene terephthalate-degrading enzyme (PETase) in green microalgae’다. 제 1저자로는 김지원·박수빈 석박사통합과정생이 참여했다. /민병권기자 [e-mail]