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조직공학에 활용되는 자기조립 생체분자의 생산기술

전문가 제언: ○ 자기조립(self-assembly) 펩티드 시스템은 단백질공학, 단백질구조 연구, 단백질-단백질 결합뿐 아니라 나노기술, 폴리머과학, 나노물질 과학 및 공학 등의 새로운 접근방법으로 사용되고 있다. 간단한 펩티드에서부터 복잡한 단백질에 이르기까지 많은 자기조립 펩티드 시스템들이 개발되고 있으며, 분자적인 자기조립의 핵심요소는 화학적인 보완성 및 구조적인 양립성에 있다.

○ 자기조립의 대표적인 단백질로 연구되고 있는 콜라겐은 동물의 모든 연결조직에 존재하며, 세포 밖 간질조직의 주성분이다. 이 단백질은 포유동물 체중의 1/3가량을 차지하고 있으며 가장 많이 연구된 생체물질 중 하나이다. 현재까지 27가지 콜라겐 종류가 확인되었으며, 모두 반복적인 (Gly-X-Y)n 구조로 X는 proline, Y는 4-hydroxyproline으로 이루어진 폴리펩티드 세 가닥이 꼬여진 독특한 구조로 되어 있다.

○ 자기조립 펩티드로 시판된 첫 제품은 PuraMatrixTM이다. 이 펩티드는 자기조립 나노섬유 그물망을 만드는데, 겔 형성은 이온강도를 높이거나 pH 조절로 개시된다. 이 펩티드는 연골조직 재생, 뼈세포 발아 및 분화, 손상된 뼈의 재생, 신경세포 축삭 재생 등에 다양하게 활용되고 있다. 자기조립 방식은 세 가지로 구분한다. Type I은 자기조립만 되는 방식, Type II는 여러 조건에 따라 조립 및 분해가 되는 방식, Type III은 어떤 물질의 표면 위에서 조립되는 방식이다.

○ 짤막한 자기조립 펩티드 생산은 화학적인 합성뿐 아니라 미생물 시스템으로도 가능하다. 대장균으로도 펩티드 생산이 가능하지만 endotoxin을 주의해야 한다. 아직까지 효모 시스템은 이 분야에 잘 개발되지 않았지만 높은 수준의 단백질을 생산해 낼 수 있는 효모들이 많이 있으며, 그중에는 오랫동안 식품제조에 사용되어 ‘Generally Regarded As Safe'(GRAS)로 공인받고 있는 균주들도 있다.

○ 앞으로 유전자 변형 동물 또는 특히 유전자 변형 식물을 통해 자기조립 펩티드를 생산하게 된다면 비교적 값싸게, 안정적으로 그리고 사실상 무한정으로 생산될 수 있을 것이다.

저자: Stuart Kyle et al.
자료유형: 학술정보