Fe/Mn-MOF 기반 비스페놀 A 생분해 촉진

비스페놀 A(BPA)의 세균 분해 효율은 전자 전달 효율과 밀접하게 관련되어 있으나, 외부 나노물질이 세균 분해 능력을 촉진하는 메커니즘에 대한 연구는 부족합니다. 본 연구는 Fe/Mn 이중 금속 유기 골격체(Fe/Mn-MOFs)가 Proteus mirabilis SQ-2 균주의 BPA 분해를 촉진하는 전자 전달 메커니즘을 규명했습니다. Fe/Mn-MOFs는 호기성 및 혐기성 조건 모두에서 SQ-2 균주의 10 mg/L BPA 분해를 각각 98%와 75% 촉진했습니다. 특히 호기성 조건에서 유비퀴논 활성 억제가 SQ-2의 전자 전달 사슬 제한 요인임을 확인했으며, Fe/Mn-MOFs가 이를 148.94% 완화했습니다. 형태학적, 전기화학적, 단백질체 분석 결과, Fe/Mn-MOFs는 유비퀴논 억제 여부와 관계없이 전자 생성을 강화하고 전자 셔틀 역할을 하여 세균의 전자 전달 활성을 증진시켰습니다. 정상 조건에서는 NADH 탈수소효소, cyt-c 산화효소, 리보플라빈 생성을 상향 조절하여 전자 전달 효율을 높였습니다. 유비퀴논 억제 시에는 NADH 탈수소효소를 자극하고 퀴논 종을 보충하여 전자 전달 사슬 억제를 완화했으며, 유비퀴논에 독립적인 대체 전자 전달 경로를 구축하여 전자 흐름을 회복시켰습니다. 이러한 결과는 Fe/Mn-MOFs가 정상 조건에서 전자 전달 촉진제 역할뿐만 아니라, 유비퀴논 기능 손상 시 BPA 분해를 지속시키는 우회 경로 재구성자로서의 잠재력을 제시합니다. 이는 외부 물질을 활용한 생분해 증진 연구에 새로운 방향을 제공합니다.