메탄산화세균의 세포막에는 메탄산화효소가 붙어 있다. 이 효소는 메탄가스 대부분을 부산물 발생 없이 메탄올로 전환시켜 산업적 활용 가치가 높다.

이와 더불어 연구팀은 장기간 재사용할 수 있는 메탄올 생산시스템도 개발했다. 이 시스템은 효소 나노입자를 구멍이 많이 뚫린 하이드로겔에 고정해 안정적으로 효소의 활성을 유지하게 한다.

이지원 교수는 "메탄산화세균은 고농도 배양이 어렵고 메탄산화효소를 대량생산하는 기술도 난이도가 높아 성공 개발 사례가 없다"며 "이번에 개발한 효소 나노입자의 가장 큰 장점은 대장균 내에서 간편하게 대량생산을 할 수 있고 간단한 고정화 과정을 거쳐 재사용이 가능하다는 점"이라고 설명했다.

이번 연구의 핵심은 단백질 지지체를 찾는 것이었다. 이 교수는 "자연계에 존재하는 수많은 단백질 지지체 중에서 메탄산화효소의 핵심 활성 부위를 재조립할 수 있으면서 대장균을 통해 대량생산이 가능한 것을 선정하는 일이 어려웠다"고 밝혔다. 최종 선택된 인간 훼리틴은 연구팀이 장기간 연구를 하며 특징을 파악하고 있던 단백질 지지체였다. 

그는 "이후 분자 모델링을 통해 활성 도메인이 표출된 효소 나노입자의 구조 안전성을 사전에 검증했다"며 "이 과정이 실험 오류를 최소화하면서 최적의 효소 나노입자를 개발하는 데 효과적인 연구 전략으로 작용했다"고 말했다.

연구 내용은 2일 네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)에 게재됐다.