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최신연구동향

바이오매스를 당으로 14배 빠르게 전환시키는 효소
관리자
Date2015.02.09 11:23 Read408
미국 에너지부(DOE; Department of Energy) 산하 국립 재생 에너지 연구소(NREL; National Renewable Energy Laboratory) 소속의 연구진은 현재 사용하고 있는 효소 칵테일에서 경쟁하는 촉매와 비교하여 바이오매스(biomass)를 당(sugar)으로 14배 더 빠르게 전환시킬 수 있는 보다 더 저렴한 효소를 개발했다. 연구진이 개발한 Caldicellulosiruptor bescii(C. bescii) 박테리아로부터 유래한 셀룰라아제(cellulase)인 CelA라고 명명하는 이 효소는 바이오연료 전환의 경제성을 변화시킬 수 있을 전망이다.

한 가지 시나리오에서, 경제적으로 가장 우수하게 사용됐던 효소는 7일 이내에 30% 정도에서 당을 전환시켰다. CelA는 이러한 전환 정도를 2배로 증가시켰다. 유사한 효소가 바이오매스를 당으로 전환시키는데 7일이 소요되는 한편, 여분의 베타 글루코시다아제(beta glucosidase)를 소량 추가한 CelA를 이용한 전환은 약 2일 이내에 바이오매스 전환을 2배로 증가시켰다. CelA의 특성은 다음과 같다.

1. 바이오매스는 셀룰로오스, 크실란 및 리그닌 등 식물 세포벽을 형성하기 위하여 딱 들어맞는 세 가지 고분자로 이루어진다. 각각의 세 고분자는 전형적으로 용해가 가능한 종으로 분해하는 데 몇 가지 유형의 효소를 필요로 한다. 용해가 가능한 종은 이후 에탄올, 드랍-인 연료 또는 화학물질 등으로 개질될 수 있다. 그러나 바이오매스에서 한 가지 주요 구성 성분을 분해하는 대부분의 촉매와는 다르게, CelA는 셀룰로오스와 크실란 등 두 가지 구성 성분을 분해할 수 있다.

2. CelA는 단 한 가지가 아닌 두 가지 기계적 영역에서 작동한다. 첫째, 이 효소는 식물의 세포벽으로부터 귀중한 재료를 긁어내기 위하여 녹여내는 물질이다. 둘째, 이 효소는 분해가 가능한 바이오매스를 더 많이 포획하기 위하여 세포벽 깊은 곳에 구멍을 뚫는 역할을 한다. CelA는 바이오매스에 구멍을 내는 것으로 알려진 유일한 효소이다. 다른 효소는 녹여내는 역할만을 수행한다.

3. 새로운 효소는 다른 효소보다 훨씬 더 높은 온도에서 운영될 수 있다. 더 높은 온도는 신속한 반응을 의미한다.

4. 또 CelA는 화학물질로 전 처리된 바이오매스보다 원료 바이오매스에 더 빠르게 작용한다. 이러한 결과는 바이오매스 전처리 또는 다수의 효소 구성 원소를 준비할 필요 없는 미래 바이오전환 기술의 개발에서 전환점이 될 수 있을 것이다. ··········
 
 
원문참조 : KISTI 미리안 "바이오매스를 당으로 14배 빠르게 전환시키는 효소"(2015.1.19)
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