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고분자 단백질 스스로 형성하는 ‘자기조립’ 기술 개발

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고분자 단백질 스스로 형성하는 ‘자기조립’ 기술 개발

2019.12.11 15:52
송윤주 서울대 화학부 교수. 서울대 제공.
송윤주 서울대 화학부 교수. 서울대 제공.

인공 효소나 생촉매, 생체물질 합성의 기반이 될 수 있는 단백질 자기조립체 합성법이 개발됐다. 

 

송윤주 서울대 화학부 교수 연구팀은 안정적인 구조의 단백질 자기조립체를 합성할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

 

단백질은 모든 생명체에 반드시 필요한 생체 고분자다. 단백질의 서열과 구조 및 기능이 매우 복잡하고 다양해 새로운 단백질 구조 및 기능을 인위적으로 설계하기가 쉽지 않다. 새로운 구조 및 기능을 설계하려면 고분자의 서열을 최적화하는 과정이 필요하다. 자기조립이란 적정 환경에서 분자가 스스로 모여 집합체를 형성하는 것을 말한다. 

 

송윤주 교수 연구팀은 단백질에 킬레이트성 아미노산 도입을 위한 서열 1개의 변형만으로 선형, 평면형, 복합형, 계층형과 같이 다양한 구조 및 모양을 지닌 단백질 자기조립체를 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 

 

킬레이트성 아미노산은 금속이온과 선택적으로 강한 결합을 하는 특성이 있다. 연구팀은 킬레이트성 아미노산을 적용해 단백질 자기조립체 연구를 수행했다. 그 결과 킬레이트성 아미노산의 위치에 따라 선형, 평면형, 복합형, 계층형 등의 구조의 선택적 생성을 관찰했다. 킬레이트성 아미노산의 반응 조건을 조절하면 자기조립체의 길이와 모양이 조정 가능하다는 사실도 확인했다. 

 

이렇게 합성된 단백질 자기조립체는 선형 또는 평면형으로 조립됐을 때 고온에서 구조 및 기능이 안정하게 유지됐다. 고온에서도 효소의 고유 활성을 유지할 수 있다는 의미다. 연구팀은 이를 통해 다양한 단백질 기반의 생촉매나 생체재료 합성에 필요한 화학적 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대했다. 

 

송윤주 교수는 “이번 연구 성과는 거대분자 단백질을 자기조립시킬 수 있는 기반 기술을 개발한 것”이라며 “생촉매나 생체재료 합성 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 
 

이번 연구 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 5일 게재했다.

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