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금속과 결합한 코일상태의 코일 단백질 집합체의 설계, 폴딩 및 활성(Design, folding, and activities of metal-assembled coiled coil proteins)

전문가 제언: □ 단백질 분자는 생리활성의 촉매로서 일반적인 화학촉매에서는 볼 수 없는 효율성과 특이성을 나타내며 온화한 조건에서 사용되므로 이를 모방한 고기능성의 촉매의 개발은 모든 화학자들의 꿈의 대상이 되고 있다. 자연에서 존재하는 대부분의 단백질은 금속이온을 포함하고 있으며 이들 금속이온은 단백질의 구조의 안정은 물론 전자이동, 리간드와의 결합, 물질전달, 촉매 기능에 결정적인 영향을 미치므로 효과적인 촉매의 개발을 위해서는 금속이온과 단백질 간의 상호작용에 대한 이해가 절대적으로 필요하다.

□ 단백질은 금속이온과 결합함으로써 단백질의 기능을 발현하는데 결정적인 역할을 나타내는 2차 및 3차구조가 안정화될 수 있음이 밝혀졌으며 이의 모방을 넘어서 자연에서는 존재하지 않는 금속이온과 킬레이트 형성능력을 가진 2,2‘-바이피리딘과 1,10-페난트로린 등의 구조가 도입된 합성 단백질을 합성하였다. 이 글은 [M(bpy-peptide)3]2+을 템플레이트의 모델화합물로 하는 단백질에서 금속이온과의 킬레이트 화합물이 단백질의 폴딩에 미치는 효과를 검토하였고 복수의 코일 단백질 분자로 이루어진 코일상태의 단백질 분자의 집합체의 생성이 확인되었다.

□ 이 결과를 토대로 단백질 분자 내의 금속이온의 배위결합자리의 구조를 설계하고 합성하거나 금속을 포함하는 새로운 기능성 단백질을 개발하기 위한 수많은 시도가 이루어진 결과 [M(bpy-peptide)3]2+킬레이트 구조를 포함하는 단백질 분자에서의 전자이동 반응기구, 다양한 바이오센서의 개발 등이 이루어진 상태로 이들은 모두 생리활성 반응에 관련된 고부가가치의 의약학 제품의 생산기술과 연계되는 분야로 앞으로의 발전이 크게 기대되는 기술 분야로 생각된다.

□ 특이성과 고효율성을 가지고 있을 것으로 예상되어 기대가 큰 합성 단백질의 촉매개발은 이제 시작단계에 있으므로 앞으로의 발전이 기대 되는 바 이러한 연구 분야로의 진출은 우리 화학산업계가 풀어야 할 고부가가치 제품의 개발 및 에너지 절약이라는 관점에서 볼 때 획기적인 전환점을 마련해 줄 수 있다는 사실을 직시하여야 할 것이다.

저자: Doerr, AJ; McLendon, GL
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