연세대 “인공효소 이용 아민의 키랄전환 세계 최초로 성공”

[이뉴스투데이 이승준 기자] 국내 연구진이 고가의 의약품에 사용되는 광학활성아민의 키랄전환 바이오공정 개발 및 인공효소 설계를 세계 최초로 성공했다.

연세대학교는 신종식 생명공학과 교수 연구진이 아민전달효소의 공회전 사이클에서 광학활성아민의 키랄전환이 일어날 수 있음을 발견하고 그 작동원리를 수학적으로 규명했다고 19일 밝혔다. 단백질 재설계를 통한 공회전 사이클을 리프로그래밍해 다양한 광학활성아민에 대해 키랄전환 활성을 갖는 인공효소의 개발에도 세계 최초로 성공했다는 것이 연세대 측 설명이다.

연세대에 따르면 광학활성아민의 환경친화적 바이오 생산기술 개발은 전 세계 제약회사의 뜨거운 관심분야 중 하나다. 가장 대표적인 생산공정은 효소를 이용한 광학분할이지만 수율 50%의 한계로 인해 화학적 라세믹화를 위한 추가공정이 필요한 실정이다. 100% 분할공정을 개발하기 위해서는 아민의 키랄전환을 수행하는 효소가 필요하지만 아직까지 자연계에서 발견되지 않았다.

연구진은 아민전달효소의 반응을 연구하던 중 공회전 사이클에서 아민의 키랄전환이 진행됨을 우연히 발견했다. 이는 정밀한 키랄 특이성을 갖는 효소의 기존 상식을 깨는 발견으로 연구진은 컴퓨터 모델링을 통해 키랄 특이성의 미세한 실수가 반복되면서 L과 D-이성체간의 키랄전환이 진행됨을 밝혔다. 자연계에 존재하는 아민전이효소는 극히 제한적인 화합물에만 키랄전환 활성을 보였다. 따라서 연구진은 단백질 3차구조 재설계를 통해 가상 돌연변이체를 제작함으로써 다양한 광학활성아민에 대해 활성을 갖는 키랄전환 인공효소의 개발에 성공했다. 

신종식 연세대 교수는 “이번 연구성과는 효소를 이용한 의약품 생산기술에 취약한 국내 제약업계에서 수율 100%의 아민 광학분할 원천기술을 확보할 기회가 된다”며 “향후 광학활성아민의 바이오 생산공정을 상업화하는 국내 제약회사가 꼭 등장하기를 기대한다”고 밝혔다. 이어 “논문의 제1저자인 한상우 박사는 우리 실험실에서 학위를 마치고 현재 건국대 교수로 재직 중”이라고 덧붙였다.