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비(非)자연 아미노산을 함유하는 펩티드와 단백질의 합성 (The synthesis of peptides and proteins containing non-natural amino acids)

전문가 제언: □ 20개의 자연에 존재하는 아미노산은 그들이 들어 있는 단백질의 구조와 화학반응성을 결정한다. 따라서 단백질 조작으로 비 자연아미노산을 도입하는 것은 단백질의 접힘, 구조, 기능은 물론 새로운 단백질 반응성을 연구하는데 있어 중요한 방법이다. 실제로 비 자연아미노산을 고체상 합성, 자연적 화학결찰, in vitro 합성 등의 화학적 방법으로 도입하여 단백질 접힘 경로, 효소 메커니즘, 리간드-수용체 상호작용들을 연구하고 있다. 또한 세포 시스템에 ‘비 자연아미노산 돌연변이’를 적용하는 방법은 새로운 이종성(異種性) 발현의 미래를 밝게 하고 있다.

□ 지난 20여 년간 여러 연구 그룹들이 자연의 코드화 된 단백질 합성 기술을 이용하여 비 자연아미노산을 함유하는 단백질을 생산하기 위하여 노력하여 왔다. 그 결과 현재 비 자연아미노산을 펩티드나 단백질에 도입하는 바이오접합 방법이 잘 장착되었고, 최근에 개발된 tRNA 억제제 기술은 이를 더 넓게 확장할 기회를 제공하고 있다. 이 tRNA 억제제 기술에 의하면 리보솜 단백질 합성기능을 통하여 in vitro, in vivo 두 발현시스템에서 비 자연아미노산을 단백질에 도입이 가능하다. 또 비 자연아미노산을 단백질에 도입시킬 뿐 더러 자연 단백질 아미노산 가지사슬들에 방해가 되지 않게 ‘orthogonal 화학기능을 가진 가지사슬을 도입 시킬 수도 있다. 이 시스템은 바이오접합과 억제 방법의 두 장점을 다 이용하는 반면 두 방법의 제한점을 최소화한다.

□ 본문에서 언급한 비 리보솜 펩티드 합성효소도 효율적이고 환경친화적인 여러 다양한 펩티드 구조를 합성하게 한다. 그러나 이것이 실용적이기 위해서는 생산되기 원하는 펩티드를 위한 합성효소를 만드는데 아직은 많은 노력이 들어가고 있다. 약간의 합성효소가 조작되어 원래 합성효소와 다른 서열을 갖는 펩티드를 만들 수는 있으나 조작법이 비정상적인 혹은 비 자연 화학적 기능을 가진 펩티드를 합성하는 데는 일상적으로 통용되지 못하고 있다.

저자: Hodgson, DRW; Sanderson, JM
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