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셀룰로오스, 키틴, 키토산의 효소 합성

전문가 제언: ○ 셀룰로오스는 자연계에서 가장 풍부한 생물자원으로 종이, 섬유, 필름 등의 원료로서 유용하게 이용되고 있다. 셀룰로오스는 생리활성이 거의 나타내지 않는 특징 때문에 현재 다양한 의료용 재료로도 이용된다. 키틴은 게, 새우 등의 갑각류와 오징어의 기관 등에 풍부하게 있으며 키토산은 접합균류의 세포벽에 존재하고 있다. 키틴 및 키토산은 항염증, 항균 등의 생리활성이 있고 생체에 무해하여 식품 및 의료 등 여러 분야에 이용 및 기능화를 지향한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

○ cellulose synthase를 이용한 셀룰로오스 합성은 아직 성공되지 않았다. phosphorylase에 의한 합성법은 cellobiose phosphorylase 및 cellodestrin phosphorylase를 이용하여 셀룰로오스 소중합체의 합성이 가능하다. 그리고 cellulase의 가수분해반응을 억지하기 위한 중합반응 및 효소촉매법을 시행하여 평균 22당의 합성 셀룰로오스를 얻을 수 있다. 또한 효소촉매중합에 있어서 구조가 명확한 당사슬 합성법으로 비천연성 14당의 methyl 셀룰로오스의 합성도 성공하였다.

○ chitin synthase를 사용하여 키틴을 합성하고, 이 키틴 사슬에 키틴 deacetylase가 작용하면 키토산도 합성된다. chitinase 중합반응에 의해 열역학적으로 안정한 α형 결정구조의 합성 키틴이 정량적으로 얻어진다. chitobiose oxazoline(ChOx) 유도체에서 chitinase 촉매중합에 의해 chitin-chitosan hybrid 다당류의 합성이 이루어졌다. 또한 ChOx 유도체에서 Bacillus속 유래 chitinase의 중합촉매로 methylchitin과 S. griceus 유래 chitinase의 중합촉매로 carboxymethyl 키틴이 인공합성 되었다.

○ 셀룰로오스에 대한 인공합성은 1940년대 이후 계속 시도하였으나 성공한 보고는 없었지만, 효소를 중합촉매로 사용하는 다당류 합성의 발전함에 따라 지금까지 곤란했던 다당류의 합성이 비로소 가능해졌다. 최근 일본에서 cellulase의 촉매중합반응으로 in vitro에서 셀룰로오스 합성이 최초로 성공하였다. 이것은 고분자합성의 새로운 방법으로 효소촉매중합법을 계통적으로 연구한 결과라고 할 수 있다. 앞으로 여러 가지 구조가 명확한 다당류 유도체의 합성이 이루어질 것으로 기대된다.

저자: Akira Makino ; Masashi Ohmae ; Shiro Kobayashi
자료유형: 학술정보