Hydrogen formation from formate in the hyperthermophile Thermococcus onnurineus NA1 is coupled to ATP synthesis by a chemiosmotic mechanism with Na+ as coupling ion

Abstract

초고온성 고세균 써모코커스 온누리누스 NA1 (T. onnurineus NA1) 균주는 2002년 한국해양연구원 (현 한국해양과학기술원)의 대양탐사 프로그램을 통해 국내연구진 (한국해양과학기술원 이정현 박사님 연구팀)에 의해 남태평양에 위치한 PACMANUS 해구의 열수분출구 지역에서 분리되었다. 최적 생장온도가 80도로 전형적인 초고온성 미생물의 특징을 보이고 있는 NA1 균주는 2008년 게놈분석을 완료하였다. 분석 결과 기존에 보고된 다른 균주들에 비해 월등히 많은 개수의 수소화효소유전자를 포함하고 있었다. 여러 결과로 부터 NA1에서 관찰된 개미산이용 에너지대사 과정이 수소생산을 동반하는 일련의 호흡과정이며 이 과정에 나트륨/수소이온 역수용체가 관여하여 그 결과로 양성자가 아닌 나트륨이온이 ATP 생합성효소에 직접적으로 관여할 것으로 예상되었다. 이를 밝히는 연구를 지속적으로 수행하여 개미산을 이용한 바이오수소생성 및 혐기성호흡의 전과정을 규명하였으며, 더불어 나트륨/수소이온 역수용체에 의한 나트륨 이온구배의 형성 및 이에 따른 ATP 생합성을 세계최초로 규명하는데 성공하였다분출구 지역에서 분리되었다. 최적 생장온도가 80도로 전형적인 초고온성 미생물의 특징을 보이고 있는 NA1 균주는 2008년 게놈분석을 완료하였다. 분석 결과 기존에 보고된 다른 균주들에 비해 월등히 많은 개수의 수소화효소유전자를 포함하고 있었다. 여러 결과로 부터 NA1에서 관찰된 개미산이용 에너지대사 과정이 수소생산을 동반하는 일련의 호흡과정이며 이 과정에 나트륨/수소이온 역수용체가 관여하여 그 결과로 양성자가 아닌 나트륨이온이 ATP 생합성효소에 직접적으로 관여할 것으로 예상되었다. 이를 밝히는 연구를 지속적으로 수행하여 개미산을 이용한 바이오수소생성 및 혐기성호흡의 전과정을 규명하였으며, 더불어 나트륨/수소이온 역수용체에 의한 나트륨 이온구배의 형성 및 이에 따른 ATP 생합성을 세계최초로 규명하는데 성공하였다