(A PhD student checks the growth of a culture of E. coli in the Wallace Lab. Credit: The University of Edinburgh)
인류는 매년 막대한 양의 플라스틱을 한 번 쓰고 버리지만, 그 가운데 재활용되는 것은 극히 일부에 불과합니다. 수명을 다한 플라스틱은 대개 소각되든지 매립됩니다. 그보다 더 나쁜 경우는 재대로 수거되지 않고 버려져서 환경으로 유입되는 것입니다. 이 경우 좀처럼 사라지지 않는 환경 오염 물질이 되어 인간과 생태계를 함께 위협합니다.
과학자들은 플라스틱을 좀 더 유용한 물질로 만드는 연구를 진행해 왔습니다. 가장 대표적인 접근법은 폐 플라스틱을 다시 가공해 새로운 플라스틱으로 만들거나 석유 화학 제품으로 만드는 것입니다. 다만 이 과정에서 보통 최종적으로 얻어지는 결과물보다 더 많은 비용이 들어 상업성이 떨어지는 것이 현실입니다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 새로운 연구를 계속해 나가고 있습니다.
영국 에딘버러 대학의 연구팀은 유전공학적으로 변형된 대장균을 이용해 가장 흔한 플라스틱 쓰레기 중 하나인 PET를 분해해 흔히 사용되는 약품 중 하나인 파라세타몰 (Paracetamol, 상품명 타이레놀)로 만드는 방법을 개발했습니다.
이 대장균들은 테레프탈릭산 (terephthalic acid)이라는 물질을 분비해 PET를 분해한 다음 이를 섭취해 세포 안에서 로쎈 재배열 (Lossen rearrangement)이르는 반응을 통해 para-aminobenzoic acid (PABA)라는 물질을 최종 합성합니다. PABA는 대장균이 영양분으로 섭취할 수 있습니다.
이것만으로도 썩지 않는 골치 아픈 쓰레기를 처리할 수 있는 좋은 방법이지만, 연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 대장균이 PABA를 이용해 파라세타몰을 합성할 수 있게 만들었습니다. 이 유전자 변형 대장균은 심지어 부산물의 90%가 파라세타몰일 정도로 합성 능력이 뛰어났습니다.
이런 식으로 유전 공학적으로 좀 더 유용한 최종 산물을 만들어 내는 세균을 미니 화학 공장으로 활용한다면 다른 유용한 최종 물질을 좀 더 손쉽게 얻을 수 있을 것입니다. 당연히 최종 산물의 단가를 높일 수 있는 방법이기도 합니다. 과연 이런 접근법이 효과를 거둘 수 있을지 주목됩니다.
참고
https://newatlas.com/materials/ecoli-plastic-waste-pet-paracetamol/
Johnson, N.W., Valenzuela-Ortega, M., Thorpe, T.W. et al. A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli. Nat. Chem. (2025). https://doi.org/10.1038/s41557-025-01845-5
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