연구의 필요성 금속 효소로 보이는 반응성이 가진 한계에 대한 도전으로 확장 연구 성과/기대 효과 세포 외피에서 발견되는 원통형의 단백질을 재설계하고 아연 이온과 선택적으로 결합하여 가수 분해 반응성이 발현할 수 있는 인공 금속-가수 분해 효소를 설계, 합성했다.그 결과 자연계에서 아직 관찰되지 않은 구조 및 반응 메카니즘을 통해서, 당을 분해하는 효소를 만들고 기존에 알려진 금속 효소 반응성의 한계를 극복하고 그 영역을 재정의할 수 있었다.이 결과를 바탕으로 효소의 서열-구조-기능이라고 하는 상관 관계에 대한 이해도를 높이고 아직 발견되지 않은 수많은 효소의 반응성에 대한 가능성을 제시하기도 했다.금속-가수 분해 효소는 단백질 내에 결합된 금속 이온이 물 분자를 활성화시키고 다양한 화학 결합을 끊다.그런데 이상하게도, 당을 분해하는 가수 분해 효소는 이와는 다른 반응 메커니즘으로 작동하고, 금속 이온을 촉매 반응에 직접 사용한 경우는 보고된 적이 없다.반면 초등 분자 고분자, 펩티드 형태의 금속 착체는 금속 이온의 반응성을 이용하고 당을 분해한다는 연구 결과가 발표됐다.그러므로 본 연구진은 새로운 단백질을 설계하고, 아연 이온을 이용한 인공 포도당 가수 분해 효소를 설계하고 보기로 했다.이때, 시작 물질에 해당하는 단백질의 선정이 매우 중요했다.세포 외피 단백질 F(outer membrane protein F, OmpF)이라는 단백질은 원통형막 단백질로 원래는 그램-음성균의 외피에서 항생제, 대사 물질 등의 이동 경로로 사용된다.본 연구진은 이 단백질이 구조적 측면에서는 주로(host)분자와 유사하고 촉매 반응에 용이하고 유기 용매 및 고온의 조건에도 안정되고 세포를 이용한 촉매 반응에도 유리하고 있다는 측면을 포착했다.거기에서 이 단백질 배열을 재설계하고 아연 이온과 결합하여 가수 분해 반응성이 발현할 수 있는 형태로 재탄생시켰다.이후 반응 메커니즘에 근거한 단백질 서열 재설계와 효과적인 유도화 법을 적용한 결과 기대한 대로 특정 입체 특이성을 가진 당 분자와 선택적이고 높은 반응성을 나타내는 인공 금속 효소를 만드는 데 성공했다.그 결과 자연스럽게 보고되지 않았던 역할과 반응 메커니즘을 갖고 금속 효소를 구현했다는 점에서 새로운 효소의 무한한 확장 가능성을 보였다.□ □ 연구결과 Design and Directed Evolution of Noncanonicalβ-Stereoselective MetalloglycosidasesWoo Jae Jeong1 and Woon Ju Song1,*(Nature Communications)출처 : [BRIC Bio통신원] 새로운 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 금속-가수분해효소 설계 (https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=346691 ) https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=346691&Page=2&PARA0=5새로운 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 금속-가수분해효소 설계 세포외막에서 발견되는 원통형 단백질을 재설계하고 아연 이온과 선택적으로 결합해 가수분해 반응성이 발현될 수 있는 인공금속-가수분해효소를 설계, 합성했다. 그 결과 자연계에서는 아직 관찰되지 않은 구조 및 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 효소를 만들어 기존에 알려진 금속 효소 반응성의 한계를 극복하고 그 영역을 재정의할 수 있었다.www.ibric.org새로운 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 금속-가수분해효소 설계 세포외막에서 발견되는 원통형 단백질을 재설계하고 아연 이온과 선택적으로 결합해 가수분해 반응성이 발현될 수 있는 인공금속-가수분해효소를 설계, 합성했다. 그 결과 자연계에서는 아직 관찰되지 않은 구조 및 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 효소를 만들어 기존에 알려진 금속 효소 반응성의 한계를 극복하고 그 영역을 재정의할 수 있었다.www.ibric.org새로운 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 금속-가수분해효소 설계 세포외막에서 발견되는 원통형 단백질을 재설계하고 아연 이온과 선택적으로 결합해 가수분해 반응성이 발현될 수 있는 인공금속-가수분해효소를 설계, 합성했다. 그 결과 자연계에서는 아직 관찰되지 않은 구조 및 반응 메커니즘을 통해 당을 분해하는 효소를 만들어 기존에 알려진 금속 효소 반응성의 한계를 극복하고 그 영역을 재정의할 수 있었다.www.ibric.org
