노스캐롤라이다 주립 대학교 연구팀은 바닷물에서 플라스틱을 분해하기 위해 해양 미생물을 유전적으로 조작했다. 변형된 유기체는 물병부터 의류에 이르기까지 모든 것에 사용되는 해양 미세플라스틱 오염의 원인인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 분해할 수 있었다.

연구팀은 두 종의 박테리아를 대상으로 연구했다. 첫 번째 박테리아인 비브리오 나트리에겐스(Vibrio natriegens)는 바닷물에서 번성하고 매우 빠르게 번식하는 특징이 있다. 두 번째 박테리아인 이데온넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis)는 PET를 분해하고 대사할 수 있는 효소를 생산한다.

연구팀은 I. sakaiensis로부터 DNA를 채취해 그 유전자 서열을 플라스미드에 포함시켰다. 플라스미드는 세포의 염색체와는 관계없이 세포 내에서 복제할 수 있는 유전적 서열이다. I. sakaiensis 유전자를 포함하는 플라스미드를 비브리오 나트리에겐스 박테리아에 도입함으로써 연구팀은 비브리오 나트리에겐스가 세포 표면에서 원하는 효소를 생산하도록 할 수 있었다. 그 다음 연구팀은 비브리오 나트리에겐스가 실온의 바닷물 환경에서 PET를 분해할 수 있음을 입증했다.

『미국 화학공학회(AIChE)』 저널에 게재된 해당 논문의 교신저자이자 노스캐롤라이나 주립대학교의 공학자 네이선 크룩(Nathan Crook)은 "비브리오 나트리에겐스가 세포 표면에 외부 효소를 발현하도록 성공적으로 보고한 첫 째 사례"라고 설명했다.

또한, 이 논문의 제1저자인 노스캐롤라이나 주립대학교의 천위리(Tianyu Li)는 "실용적인 관점에서 볼 때 이는 바닷물에서 PET 미세플라스틱을 분해할 수 있는 최초의 유전자 조작 유기체이기도 하다"라고 말했다.

한편, 이 연구는 미국 국립과학재단(National Science Foundation, NSF)의 자금 지원을 받아 수행됐다.

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Genetically modified bacteria break down plastics in saltwater

Modified organism can break down PET microplastics, a significant contributor to pollution in oceans

Researchers have genetically engineered a marine microorganism to break down plastic in salt water. The modified organism can break down polyethylene terephthalate (PET), a contributor to microplastic pollution in oceans that is used in everything from water bottles to clothing.

The researchers worked with two species of bacteria. The first, Vibrio natriegens, thrives in saltwater and reproduces very quickly. The second, Ideonella sakaiensis, produces enzymes that enable it to break down and metabolize PET.

The researchers took the DNA from I. sakaiensis and incorporated its genetic sequence into a plasmid. Plasmids are genetic sequences that can replicate in a cell, independent of the cell's own chromosome. By introducing the plasmid containing the I. sakaiensis genes into V. natriegens bacteria, the researchers were able to get V. natriegens to produce the desired enzymes on the surfaces of their cells. The researchers then demonstrated that V. natriegens could break down PET in a saltwater environment at room temperature.

"This is the first time anyone has reported successfully getting V. natriegens to express foreign enzymes on the surface of its cells," says Nathan Crook, corresponding author of the paper on the work, published in the AIChE Journal, and a chemical and biomolecular engineer at North Carolina State University. The work was done with funding support from the U.S. National Science Foundation.

"From a practical standpoint, this is also the first genetically engineered organism that we know of that is capable of breaking down PET microplastics in saltwater," says Tianyu Li of NC State, first author of the paper.

The researchers acknowledged that additional hurdles must be addressed, but "breaking down the PET in saltwater was the most challenging" part of their work, according to Crook.

[출처 = NSF(https://new.nsf.gov/news/genetically-modified-bacteria-break-down-plastics) / 2023년 10월 26일]

[번역 = 배민지 차장]