국내 연구진이 남극 해양 미생물에서 저온·고염 환경에 강한 효소를 발견하고 그 작동 원리를 규명했다.

3일 극지연구소에 따르면 당 가수분해효소는 탄수화물을 작은 당으로 잘게 분해하는 효소로, 간장, 된장 같은 발효식품을 비롯해 바이오에너지·제약 등 여러 산업에서 쓰인다.

그러나 기존 산업용 효소는 온도가 낮거나 염도가 높으면 활성이 떨어지는 경우가 있어 저온·고염 환경에서도 안정적으로 작동하는 효소가 필요했다.

극지연구소 이준혁·한세종 박사 연구팀은 남극 바닷물에서 분리한 미생물 '할로모나스속 KS41843'이 가진 당 가수분해효소 'R41843G'의 생화학적 특성과 3차원 단백질 구조를 분석했다.

분석 결과, R41843G는 바닷물보다 4∼5배 짠 2.5M(몰·농도 단위)의 소금물에서 활성이 가장 높았으며, 4.0M의 매우 짠 조건에서도 소금이 없을 때의 약 90% 활성을 유지했다.

온도는 25도에서 가장 잘 작동했으며, 10∼30도에서도 최고 수준의 절반 이상을 보였다.

5∼15도의 낮은 온도에 오래 두어도 처음의 활성을 거의 그대로 유지해 저온 환경에 적응한 효소의 특성을 나타냈다.

연구팀이 효소의 3차원 구조를 분석한 결과, 표면에 아스파트산(Asp)과 글루탐산(Glu) 같은 산성 아미노산이 풍부하게 분포했다.

이러한 아미노산은 음전하를 띠어 고염 환경에서도 효소 주변에 수분층을 안정적으로 유지하도록 도와 단백질이 뭉치거나 구조가 무너지는 것을 막는 것으로 분석됐다.

극지연구소 관계자는 "저온에서 작동하는 효소는 가열하지 않고도 반응을 진행할 수 있어 공정 에너지를 줄이고 열에 약한 물질의 손상을 최소화할 수 있다"며 "염도가 높은 발효식품 제조나 수산물·해양바이오 소재 가공 등 염분이 많은 원료를 다루는 공정에서 탈염·전처리 부담을 줄이며 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 결과는 지난 9월 국제학술지 '어플라이드 마이크로바이올로지 앤드 바이오테크놀로지(Applied Microbiology and Biotechnology)'에 실렸다.