새로운 무세포 단백질 합성 제조 방식 개발

(This section of a serpentine channel reactor shows the parallel reactor and feeder channels separated by a nanoporous membrane. At left is a single nanopore viewed from the side; at right is a diagram of metabolite exchange across the membrane. Credit: ORNL )

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 보통 생체 단백질은 세포에서 생성됩니다. 세포는 단백질과 같은 복잡한 유기 분자를 만들어내는 작은 화학공장이라고 할 수 있습니다. 인간은 이 세포 공장을 모방해서 세포 없이 단백질을 만드는 무세포단백질합성(cell-free protein synthesis, CFPS)라는 방법을 개발했습니다.

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 세포는 동시에 수많은 단백질을 합성할 뿐 아니라 에너지를 여러 가지 일을 하는데 사용합니다. 따라서 특정 단백질 생산을 위해서 세포를 배양하는 경우 아무래도 효율성이 떨어지게 됩니다. 세포 속에서 단백질 합성에 필요한 부분을 추출한 후 특정 단백질 생산만 하도록 하는 방식이 바로 무세포 단백질합성으로 이미 연구 및 제약 부분에서 활용되고 있습니다.

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 미국 에너지부 산하의 오크리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 과학자들은 새로운 제조 기술을 이용해서 이 과정을 훨씬 빠르고 효율적으로 할 수 있는 방법을 개발했습니다.

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 연구팀은 최종 단백질 합성 산물을 투과시키는 투과막을 반도체 제조에서 사용되는 광학 리소그래피(photolithography)와 전자빔을 이용해서 위에서 보이는 것과 같이 긴 통로를 지닌 바이오리액터를 만들었습니다. 넓은 표면적을 가지고 있기 때문에 기존의 마이크로튜브 형태의 바이오리액터보다 훨씬 효율이 높다는 것이 연구팀의 설명입니다. 물질 교환 역시 훨씬 빠르다고 합니다.

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 이 새로운 제조 방식을 이용하면 단백질을 더 빠르고 저렴하게 생산할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있습니다. 아직 무세포 단백질 합성으로 모든 종류의 단백질을 만들지는 못하지만, 기술의 발전을 통해서 더 많은 단백질을 대량 생산할 수 있게 된다면 의료 부분은 물론 여러 분야에서 큰 혁신이 있을 것으로 기대합니다.

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 참고

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  http://phys.org/news/2015-12-ornl-cell-free-protein-synthesis-potential.html