생명연, 경북대 공동연구팀 화상 회의모습.[한국생명공학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 의약용 항생제 원료를 대량생산할 수 있는 인공효소와 공정기술을 개발했다.

한국생명공학연구원 합성생물학전문연구단 이승구‧염수진 박사팀과 경북대학교 생명과학부 김경진 교수팀은 저온 생육이 가능한 해양 유래 미생물에서 저온에서도 높은 활성을 나타내는 D-트레오닌 합성효소를 발굴하고, 저가의 원료물질인 글리신과 아세트알데히드로 고순도 D-트레오닌을 제조했다고 22일 밝혔다.

이번 연구는 고순도 항생제 원료의 경제적 생산을 위한 신규 D-트레오닌 합성효소를 개발할 목적으로 시작됐다.

기존 화학적 방법으로는 입체특이적 합성이 어려우며, 자연에서 D-트레오닌 합성효소들이 발견되지만 역시 이성질체 부산물을 생성하는 문제가 있었다. 공동연구팀은 자연 효소의 핵심 활성부위 구조를 규명하고 단백질공학 연구를 통해 99.9%의 고순도로 D-트레오닌을 합성하는 신규 인공효소를 개발했다.

또한 개량된 효소를 적용한 유가식 반응기를 개발하고 불안정한 기질을 연속 주입해 6시간 내에 50g/L 이상의 D-트레오닌을 고순도로 생산하는 데 성공했다. 이 효소는 유사 구조의 다양한 의약품 원료의 입체특이적 생산에 적용될 수 있을 것으로 전망된다.

신규 D-트레오닌 합성효소의 구조 기반의 효소 개량 연구 모식도.[한국생명공학연구원 제공]

이승구 박사는 “인공효소를 이용한 의약품원료의 친환경 고순도 합성은 화이트 바이오텍으로 지칭되며 지속 가능한 정밀화학 및 제약산업을 위한 핵심 이슈”라며 “이번 연구는 구조기반의 인공 효소개발 및 반응공정 연구가 의약 및 화학산업의 고도화에 기여할 수 있음을 보여주는 사례이며, 향후 합성생물학 발전에 따라서 효소를 이용한 고부가가치 물질 합성이 더욱 가속화될 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 촉매분야 국제학술지인 미국화학회 전문학술지 ‘ACS 카탈리스스’ 5월 28일자 온라인판에 게재됐다. 생명연은 D-트레오닌의 입체특이적 생산방법에 대한 특허를 엠에이치투바이오케미칼에 기술 이전, 연내 시제품 개발을 추진하고 있다.

nbgkoo@heraldcorp.com