심해 미생물의 독특한 생체에너지 생성 패러다임을 국내 연구진이 밝혀 냈다.

KIOST(한국해양과학기술원)는 강성균·임재규 박사와 독일 프랑크푸르트대학 뮐러 교수 공동연구팀이 심해열수구의 고온에서 서식하는 고세균 '써모코커스 온누리누스 NA1'이 수소를 생산하는 과정에서 나타내는 특이한 생체에너지 생성 기작을 세계 최초로 규명했다고 23일 밝혔다.

KIOST가 지난 2002년 남태평양 심해열수구에서 채취한 NA1은 차세대 청정에너지로 부각돼 온 바이오수소를 생산할 수 있는 원천 생물자원이다.

KIOST는 이 NA1이 개미산(가장 단순한 카복실산·미생물 탄수화물대사의 최종 산물)을 이용, 바이오수소를 생성하는 매커니즘을 지난 2010년 세계 최초로 밝혀내기도 했다.

이번 연구는 2010년 결과의 후속 연구로 연구팀은 생화학 및 분자생물학적 실험 기법을 활용해 개미산을 이용한 고세균 NA1의 수소생산 과정에서 생성된 나트륨이온 농도차이가 생체에너지(ATP)로 전환되는 것을 증명했다.

일반적으로 생명체는 세포막을 경계로 수소이온의 농도차이가 생성하는 수소이온구동력을 이용해 생체에너지를 생성하는데, 극한환경에서 서식하는 일부 미생물과 고세균은 수소이온구동력 대신 나트륨이온의 농도차이가 생체에너지 생성이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀낸 것이다.

강성균 박사는 "NA1이 수소를 생성할 때 나트륨이온 농도차이의 발생과 생체에너지 생성으로 이어지는 일련의 과정을 세계 최초로 증명한 것"이라며 "수소이온 및 나트륨이온 농도차이를 활용한 새로운 생체에너지 생성 패러다임을 규명한 것"이라고 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구로 극한 환경에서 서식하는 생명체의 생명현상을 보다 폭넓게 이해할 수 있는 기틀을 마련했고, 심해미생물을 이용한 바이오수소 생산연구에 적용해 수소의 생산성 향상과 우수균주개발에 활용될 계획이다.

이번 연구는 KIOST가 해양수산부의 지원을 받아 수행 중인 '초고온성 고세균 바이오수소생산기술개발사업'의 일환으로 진행됐고, 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 온라인판에 22일 게재됐다.