401회 Transformation and detoxification of 2,4,6-trinitrotoluene by a P…

401회

연사 : 오 병 택, 한림대학교 환경생명공학과

제목:  Transformation and detoxification of 2,4,6-trinitrotoluene by a Pseudomonas aeruginosa strain

Abstract

비록 TNT (2,4,6-trinitrotoluene)가 수많은 토양미생물들에 의해 분해될 수 있지만, 완전하고 효과적인 생물학적 복원은 분해를 최대화하고 독성인 분해산물의 생산을 최소화하는 변형경로를 이용함으로써 극대화될 수 있다. 호기적인 조건하에서, 폭발성물질로 오염된 토양에서 동정(분리)된 Pseudomonas aeruginosa strain MX는 배지상태에서 10시간내에 100mg/L의 TNT를 2-hydroxylamino-4,6-dinitrotoluene (2HADNT), 2-amino-4,6-dinitrotoluene (2ADNT), 2,2-azoxytoluene (2,2AZT)로 변형시켰다. 미생물이 TNT와 aminodinitrotoluenes (ADNTs)에 노출되었을 때, 세포의 중간에서 DNA가 응축하는 결과를 초래한 반면, 2HADNT와 2,2AZT는 TNT보다 상대적으로 낮은 독성을 보였다. 탄소와 질소의 공급 원인 효모추출액은 미생물이 TNT를 변형하는데 가장 효과적인 에너지 공급원이었다. 중간생성물의 생성과 축적은 탄소 공급원, NADPH, pH에 의해서 영향을 받았다. TNT변형이 pH7-8의 배지조건에서 최대였던 반면에, ADNT와 HADNT는 산성조건에서 더 많이 축적되었다. AZT는 높은 pH에서 더 많이 생성되었다. 알카리화된 TNT가 447 nm에서 흡광된다는 사실에 근거하여, 간단하면서 빠른 발색분석법이 개발되었으며, nitroreductase에 의해 TNT가 무색의 중간생성물로 변형되는 정도를 정량하는데 응용되었다. Pseudomonas aeruginosa strain MX의 조효소 추출물로부터 phenyl-sepharose, hydroxyapatite, anion exchange chromatography등의 정제과정을 통하여 TNT-nitroreductase가 정제되었으며, 정제된 효소의 분자량은 약 54 kDa이었다. 정제된 TNT-nitroreductase는 TNT를 HADNT와 ADNT로 환원시켰다. TNT 환원은 NADH, NADPH, 단백질 농도에 따라서 증가하였다. HADNTs로 부터 AZT생성은 호기적인 조건하에서 화학적으로 전환되는 반면, P. aeruginosa strain MX의 존재하에서는 TNT에서 HADNTs로의 환원은 효소에 의해 전환되었다. 2,4,6-trihydroxytoluene과 cyclohexanone의 검출은 TNT가 미생물에 의해 독성이 낮고 생물학적으로 더 분해될 수 있는 산물들로 TNT 대사를 할 수 있다는 가능성을 나타내었다. 2,6-diamino-4- nitrotoluene(2,6DANT), 2,4-diamino-6-nitrotoluene (2,4DANT), triaminotoluene (TAT), dinitro-와 nitrotoluene, 3,5-dinitroaniline등의 중간생성물의 검출은 다양한 대사과정이 미생물에 의한 대사와 TNT의 해독작용 과정에서 나타날 수 있다는 것을 의미하였다. 본 연구의 결과는 TNT분해에 있어서 외부의 환경적인 조건의 중요성을 나타내었고, 오염된 토양을 복원하기 위한 기술을 개발하는데 있어서 길잡이를 제공하고 있다.