[프랑스] 조류 단백질을 이용한 녹색 수소 생산 성공

물은 적절한 조건에서 조류의 광합성으로 분해될 수 있다. 하지만 수소를 만드는 수소화 효소(hydrogenase)는 산소가 있으면 불활성화 되어 효율적인 녹색 생물 반응기가 되기 어렵다. 폴란드, 프랑스, 영국, 미국, 스페인의 과학자로 구성된 연구팀이 산소에 의한 감소 기전을 처음으로 규명했다.

연구팀은 [FeFe] 수소화 효소에서 일어나는 반응을 조사했다. 특히 산소 분자가 외부에서 단백질 구조내의 활성 부위로 이동하는 경로의 확인과 거기에 포함된 반응 과정의 이해에 관심을 두었다. 연구팀은 수소화 효소 활성 부위에서의 산소의 반응과 관련된 전체 촉매 사이클을 제시하고 이를 입증했다.

산소 분자들이 활성 부위로 침투하는 데는 단백질 구조 내에 두 경로가 있다는 것이 확인되었고, 그 중 하나는 특히 자주 일어나는 것으로 밝혀졌다. 방어 기전에서 전자의 유용성이 중요한 역할을 하는 것도 발견되었다. 새로운 촉매 모델의 타당성 확인을 위하여, 연구원들은 수소화 효소 구조에 대한 약간의 수정을 제안했다. 산소의 수송 경로에서 작은 아미노산중 하나를 부피가 큰 것으로 대체하면 활성 부위로의 기체 분자 이동이 저하된다고 예상했다. 적절하게 변형시킨 수소화 효소에 대한 직접적인 실험을 통해 이러한 가정과 모델을 입증하였다.

수소화 효소에 대한 연구는 계속 진행되고 있으며, 해로운 수산기(hydroxyl radicals)의 생성을 막기 위한 전자 이동의 자연적 메커니즘을 결정하는 것을 목표로 하고 있다. 이 연구가 성공하면 10년 내에 수소를 생산하는 첫 고성능 친환경 생물 반응기를 기대할 수 있게 된다.

[출처 = 녹색기술정보시스템(www.greenplatform.re.kr) / 2016년 11월 9일]