미국의 과학자들이 불소 화합물을 소화시켜서 새로운 형태의 바이오플라스틱을 만들어낼 수 있도록 세균을 유전자 변형시켰다고 한다. 이는 불소계 폴리머를 처음으로 생합성한 것일 뿐만 아니라 유기불소 합성을 보다 환경 친화적으로 달성하는 길을 제시하고 있다.

불소는 항우울제인 프로작(Prozac)과 프라이팬에 음식물이 달라붙지 않게 만드는 재료인 테프론(Teflon)과 같은 여러 화학 합성물에서 이용되고 있다. 또한 불소는 자연계에서는 드문 음전기성(electronegative)이 가장 큰 원소이다. 이번 연구에 참여하지 않은 아일랜드 Dublin 대학의 바이오분자 과학자인 Cormac Murphy는 “불소의 생물학적 이용 가능성은 거의 없다. 불소는 지구의 지각에 다량 함유된 13번째로 풍부한 원소이지만, 대부분이 암석에 갇혀있다.”라고 설명했다. 극히 일부의 생명체들만이 무기 불소를 대사할 수 있도록 진화되었으며, 불소의 천연 공급원도 최근에야 발견되었다고 한다.

미국 캘리포니아대학 버클리캠퍼스의 Michelle Chang 교수의 연구팀은 유전공학 연구에 흔히 이용되는 대장균(Escherichia coli)이 불소화 말론산(fluoromalonate)을 생분해성 폴리머로 변환시키도록 유전자 변형시켰다고 한다. 연구팀은 다른 생명체에 존재하는 불소 함유 물질을 가공하는 효소의 유전자를 대장균에 도입시켰다.

그러나 유전자 변형 대장균에게 불소화 말론산을 제공했음에도 불구하고, 이들은 불소 함유 물질을 거부하는 것으로 확인되었다. 여기서 연구팀은 대장균이 불소화 말론산을 흡수할 수 없음을 확인하였으며, 특별한 수송 단백질을 대장균에게 추가했다고 한다. 영국의 St Andrews 대학의 유기불소 화학자인 David O’Hagan은 “이번 논문에서 특히 훌륭한 점은 불소화 말론산 흡수의 문제점을 확인하고 수송 단백질로 해결한 것이다.”라고 지적했다.

수송 단백질이 존재할 때에 대장균은 불소화 말론산의 50%를 2-fluoro-3-hydroxybutyrate로 변환시킨 후에 중합시켰다고 한다. 여기서 얻어지는 폴리에스터의 15%는 불소화된 것으로 확인되었다. 아울러 불소화 폴리머는 불소화되지 않는 폴리머와 비교하여 부서지기 어려운 것으로 확인되었으며 Chang 교수는 이러한 점에 놀랐다고 한다.

불소화 말론산은 저렴해서 원료로 이용하는데 좋다고 한다. 그러나 Chang 교수는 무기 불소에서 직접 불소화 폴리머를 만들어내는 생명체를 만들 수 있다고 생각하고 있다. 그녀는 “문제는 비용 효율성에 있다.”라고 밝혔다. O’Hagan은 “발효 공정에서는 동역학을 고려해야 한다. 이를 화학적으로 이루려고 한다면 최소 7단계의 반응이 필요하며, 여기에는 여러 시약, 용매, 금속 촉매가 요구되게 된다.”라고 밝혔다.

출처: 한국바이오안전성정보센터(KBCH)『바이오화학산업동향(TWB)』

원문출처:https://www.chemistryworld.com/news/first-for-cells-as-theyre-made-to-manufacture-fluorinated                                      bioplastics/3008099.article