아주경제 배군득 기자 = 한국해양과학기술원(KIOST, 이하 해양과기원)은 강성균·임재규 박사와 독일 프랑크푸르트대학 뮐러(Volker Müller) 교수 공동 연구팀이 심해열수구 고온에서 서식하는 고세균 ‘써모코커스 온누리누스 NA1(이하 NA1)’이 수소를 생산하는 과정에서 나타내는 특이한 생체에너지 생성 기작을 세계 최초로 규명했다고 23일 밝혔다.

NA1은 63-90℃ 고온에서 서식하는 고세균 일종이다. 해양과기원이 지난 2002년 남태평양 심해열수구에서 채취한 NA1은 차세대 청정에너지로 부각돼 온 바이오수소를 생산할 수 있는 원천생물자원이다.

해양과기원은 NA1이 개미산을 이용해 바이오수소를 생성하는 메커니즘을 지난 2010년 세계 최초로 밝혀내 ‘개미산 이용 미생물 성장과 수소생산의 커플링’이라는 제목으로 네이처지에 발표한 바 있다.

개미산은 가장 단순한 카복실산으로 미생물 탄수화물대사의 최종 산물 중 하나다. 개미로부터 최초 증류해 얻어 그 이름이 유래됐다.

이번 연구 성과는 2010년 발표된 논문의 후속 연구로서 연구팀은 생화학 및 분자생물학적 실험 기법을 활용해 개미산을 이용한 고세균 NA1 수소생산 과정에서 생성된 나트륨이온 농도차이가 생체에너지(ATP)로 전환되는 것을 증명했다.

강성균 해양과기원 박사는 “일반적으로 생명체는 세포막을 경계로 한 내·외부 수소이온 농도차이가 생성하는 수소이온구동력을 이용해 생체에너지를 만들게 된다”며 “일부 미생물 및 고세균에서는 수소이온구동력 대신 나트륨이온 농도차이가 생체에너지 생성에 중요한 역할을 한다”고 설명했다.

강 박사는 이어 “이번 연구성과는 NA1의 수소생산 시 나트륨이온 농도차이 발생과 생체에너지 생성으로 이어지는 일련의 과정을 세계 최초로 증명한 것”이라며 “수소이온 및 나트륨이온 농도차이를 활용한 새로운 생체에너지 생성 패러다임을 규명했다는데 의미가 있다”고 덧붙였다.

해양과기원은 극한환경에서 서식하는 생명체의 생명현상을 폭넓게 이해할 수 있는 기틀을 마련했으며 본 생명현상 발견을 통해 고온에서 서식하는 심해미생물이 열수분출구의 극한 환경에 적응해 온 독특한 에너지생성 기작에 대한 이해에도 크게 기여할 것으로 평가된다.

연구팀은 이번 연구 성과를 심해미생물을 이용한 바이오수소 생산 연구에 적용함으로써 수소 생산성 향상과 우수균주개발 등에 활용할 계획이다.

한편 이번 연구는 해양과기원이 해양수산부 지원을 받아 수행 중인 ‘초고온성 고세균 바이오수소생산기술개발사업’의 일환이며 연구 결과는 세계적 권위 종합과학학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS) 온라인판 7월 22일자(한국시각)에 게재돼 있다.