“10분만에 단백질 제조 길 열렸다”…부산대 김일 교수팀 개발

김일교수

지금까지 1주일 이상 걸렸던 단백질 제조 기간을 단 10분 내로 줄일 수 있는 획기적인 기술이 개발됐다. 단백질은 생물체 구조의 구성성분이나 조절작용과 면역에 없어서는 안 될 필수요소다. 생물의 체내에서 합성과 분해를 통해 평형상태를 유지한다. 하지만 각종 질환 치료와 약물 활용 때는 제조가 필요하다.

20가지 아미노산 연결 새 유기계 촉매 개발 #단백질은 암 등 다양한 질병에 활용할 수 있어

부산대학교(총장 전호환)는 “교육부의 BK21 PLUS 사업을 수행 중인 고분자공학과의 ‘동남권 화학 신기술 창의인재 양성 사업단’ 단장인 김일 교수팀이 다양한 단백질을 10분 이내에 제조할 수 있는 획기적인 기술을 개발했다”고 31일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제 학술지 『네이처』의 자매지인 『커뮤니케이션즈케미스트리』인터넷판 7월 20일 자에 게재됐다.

유기촉매를 이용한 선형과 고리형 단백질의 제조.

김일 교수팀이 천연 아미노산 20종류를 ‘펩타이드 결합’이라는 화학 결합을 통해 자유자재로 서로 연결하는 새로운 유기계 촉매를 개발하는 데 성공한 것이다. 이 촉매를 사용하면 다양한 단백질을 10분 이내에 제조할 수 있고, 단백질의 구조를 선형과 고리형으로도 조절할 수 있다.

연구팀은 단백질 제조에 사용된 촉매를 따로 제거하지 않아도 되도록 해 단백질 대량생산의 길도 열었다. 지금까지 알려진 단백질 제조에는 일주일 이상 걸린다. 고리형 단백질은 지금까지의 기술로는 제조 자체가 불가능했다.

김일 교수팀은 이 같은 단백질 제조 기술을 현재 한국과 해외에 특허출원했다.

반응시간에 따른 단백질의 형성 모습.

단백질은 암 치료와 눈질환·심장질환·당뇨병·감염 질환·호흡기질환 등의 치료에 활용할 수 있다. 모계 태아 약물과 피부재생 약물로도 사용할 수 있다. 하지만 효과적인 제조법이 없고 가격이 비싸 활용이 어려웠다.

김일 교수는 “단백질을 실험실에서 제조하는 연구는 합성고분자의 태동과 함께 이루어져 왔지만, 20가지의 아미노산의 화학적·구조적 특이성으로 어려움을 겪어왔다”며 “새로운 유기 촉매의 개발로 단백질을 대량생산할 수 있는 길이 열렸기 때문에 다양한 기능성을 탑재한 단백질이 하나의 재료로서 시장에 선보일 날이 당겨질 것 같다”고 말했다.

부산=황선윤 기자 suyohwa@joongang.co.kr