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미국 화학자들이 화합물을 선택적으로 단백질에 연결할 수 있는 신기술을 개발했다. 미국 Berkeley Lab 소속 F. Dean Toste 박사의 주도로 이루어진 이 기술은 산화-환원 활성화 화학 태깅(ReACT, Redox Activated Chemical tagging)이라고 불린다. 관련 연구는 2017년 2월 10일자 사이언지에 보고되었다. 전통적으로 바이오컨쥬게이션(Bioconjugation)은 매우 반응성이 좋은 시스테인(Cys) 아미노산에 의존해 왔다. 시스테인을 종종 태그나 화학 작용기를 붙이기 위한 거점으로 사용한 것이다. 왜냐하면 황이 포함된 두 개의 아미노산 중 하나인 시스테인(S-H)은 산-염기 화학을 이용해 쉽게 변형이 되기 때문. 그러나 시스테인은 단백질의 기능에 실질적으로 관여하는 경우가 많아서, 시스테인의 황 원자에 화학 물질을 연결시킬 경우, 해당 단백질이 불안정해지거나 기능 손상을 일으키기도 했다. 이런 이유로 사람들은 시스테인이 아닌 다른 방법을 찾아 왔으며, 자연스럽게 메티오닌(Met)으로 관심이 이동하게 된 것이다. 메티오닌은 자연계에 존재하는 황이 포함된 또 다른 아미노산이다. 하지만 메티오닌에 있는 황은 또 다른 탄소 원자가 결합되어 있어(-S-CH3), 대부분의 화학 물질의 결합을 방해한다. 연구진은 메티오닌의 탄소 원자는 그대로 유지하면서, 산화-환원 화학을 이용해서 메티오닌의 황원자에 화학 물질을 결합할 수 있게 하는 공정을 개발한 것이다 (ReACT). 메티오닌 사용의 장점은 상대적으로 희귀한 아미노산으로, 바이오컨쥬게이션을 했을 때, 부작용 효과가 적고, 생분자의 기능에도 영향을 덜 미치므로, 선택적으로 타깃을 할 수 있다는 것이다. 연구진은 ReACT를 이용해 항체-약물 컨쥬게이트를 합성해서 생물학적 치료 가능성을 보여주었다. 또한 물질대사 효소인 enolase가 잠재적인 암 치료 타깃임을 확인해 보였다. 이것은 이 방법을 이용하면 약물 개발을 위한 새로운 타깃을 찾을 수 있음을 보여주는 것이다는 것이다. 장기적으로, 새로운 바이오컨쥬게이션 도구는 다음과 같은 분야에 사용될 수 있다고 말한다. 나노기술 ndash; 단백질 컨쥬게이션은 독성을 줄이면서 공기와 물에 호환가능한 나노재료를 만드느데 도움이 된다. 인공 효소 제작 ndash; 재활용을 할 수 있으며, 더 나은 안정성을 가지고 있고, 활성은 향상되고, 화학적인 단백질 변형을 통해 선택성이 높일 수 있다. 합성 생물학 ndash; 선택적으로 새로운 단백질을 만들 수 있으며, 기존의 단백질 기능을 증강시킬 수 있다. |
