수은오염은 환경 속에 존재하는 오래된 문제이다. 인간활동은 독성 화학물의 엄청난 축적을 이끌어왔다. 특히, 수로에서의 수은오염을 이끌었다. 일반적으로 수로는 어류와 조개류가 중금속을 위한 스펀지의 역할을 하는 경향이 있는 곳이다.

최고의 중독성 물질인 메틸수은에서 수은의 축적에 의해 만들어진 위험을 완화시킬 수 있는 방법을 찾기 위한 질문에 과학자들을 수 년동안 그 해답을 찾기 위해 노력해왔다. 그 해답의 뿌리는 지속적인 중독성 특성을 정확하게 파악하는 것이라 할 수 있다.

하지만, 녹스빌(Knoxville)에 위치하고 있는 테네시 대학(University of Tennessee)과 오크릿지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 과학자들의 새로운 발견은 자연에서의 최고의 수은파괴자들 중의 하나를 명백히 발견하였다: 바로 세균이었다.

테네시 대학-오크릿지 국립연구소 연합연구팀의 팀장이자 이 연구의 주저자인 Jeremy Smith 박사는 다음과 같이 말하고 있다.

“수은오염은 아주 심각한 환경문제이다. 특히, 조류, 조개류, 그리고 마지막으로는 인간에 이르기까지 먹이사슬의 꼭대기에 있는 생물체들에 많은 영향을 준다. 하지만, 몇몇 세균들은 가장 나쁜 형태의 것, 즉 메틸수은을 파괴할 수 있는 방법을 아는 것처럼 보인다. 어떻게 이러한 세균들이 이러한 일(수은오염을 정화)을 할 수 있는지를 알아보는 것은 아주 귀중하고 가치있는 것이라 할 수 있다.”

과학자들은 MerB로 알려진 효소가 이러한 세균에게 메틸수은을 실질적으로 환경에 보다 덜 해로운 독성이 적은 형태의 수은으로 변환하는 능력을 준다는 사실을 발견하였다. 이러한 특성은 세균들로 하여금 수은이 풍부한 환경에서 생존할 수 있는 방식을 보여주고 있다. 이러한 효소가 어떻게 이러한 작용을 할 수 있는지를 발견하는 것은 메틸수은과 싸울 수 있는 생존가능한 방법에 대한 이해를 도울 수 있다.

샌프란시스코의 캘리포니아 대학과 조지아 대학의 연구자들과 함께 일하고 있는 테네시 대학과 오크릿지 국립연구소의 연구자들은 어떻게 MerB 효소가 위험한 메틸수은 분자를 멀리 보내버리는지에 대한 메커니즘을 알 수 있게 해주었다. 이 메커니즘은 가장 자세한 수준의 것이다.

연구진들은 세 가지 차원의 구조를 가지고 있는 효소가 메틸수은에서 수은과 탄소원자 간의 주요 결합을 분해하기 위해 1-2-3 종류의 펀치를 사용하는지를 알아보기 위해 고성능의 컴퓨터를 사용하였다. 이러한 결합이 깨어짐과 동시에 발생하는 물질은 환경을 덜 해롭게 해주는 것이었다. 즉, 수은오염에서 환경을 보호해주는 물질이었다.

메틸수은과 MerB 효소 안에 있는 분자의 정확한 배열을 알고 있는 연구진들은 효소가 어떻게 메틸수은 안에 있는 전자들을 이동시키는 전기장을 만드는지 알고 있다. 그 결과 해체를 위한 중독성 물질로 가득채워 실험을 실시하였다. 사실, 이 연구는 불과 1년 전에는 불가능한 것이었다. 점차 강력해진 설비(고성능 컴퓨터)를 사용함으로써 과학자들은 어떻게 화학반응의 “퍼즐 조각(원자, 전자)”이 상호작용하는지 아주 명확하게 알 수 있었다.

연구진들이 직면하고 있는 다음 문제는 어떻게 메틸수은이 해체되어질 수 있고 생태계에 적용되어질 수 있는지에 대한 이해를 도울 수 있는 방법을 발견하는 것이다. 이러한 형태의 세균 또는 세균들이 사용하는 화학원리를 알아보는 방식을 이용하는 것은 메틸수은의 축적에 대응할 수 있는 방법을 제공한다.

오크릿지 국립연구소의 주요연구자이자 이 연구의 공동저자인 Jerry Parks는 다음과 같이 말하고 있다. “우리가 배워왔던 것을 토대로 세운 방식을 발견하는 것에는 명백하게 보다 많은 일거리가 존재한다. 하지만, 우리는 이러한 발견들이 환경 속에 있는 수은을 설명하기 위한 매우 생산적인 방식을 만들어낼 수 있다고 낙관하고 있다.”

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Journal reference:

Parks et al. Mechanism of Hg?C Protonolysis in the Organomercurial Lyase MerB. Journal of the American Chemical Society, 2009; 131 (37): 13278 DOI: 10.1021/ja9016123

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091001164052.htm

제공 : kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2009.11.07 10:58

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