빛을 이용해 약물 효소반응을 촉진하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
전남대학교 생명과학기술학부 윤철호 교수팀은 최근 ‘빛(light)으로 시토크롬(cytochrome:세포의 산화 환원에 작용하는 색소 단백질) P450 효소 반응을 유도할 수 있는 플랫폼(platform)’을 개발한 연구결과를 발표했다.
윤철호 교수가 교신저자로, 전남대학교 대학원 박사과정 차건수 학생이 주저자로 참여한 이 연구결과는 국제저명학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition’, 영향력 지수 11.336 / 2015년 1월12일 발행)‘에 표지논문으로 실렸다. 이 학술지는 독일화학회에서 발행하며, 화학 분야에서 국제 최정상급 전문 학술지로 알려져 있다.
논문명은 ‘조효소 없이 빛으로 촉매되는 전세포 시토크롬 P450 반응(Cofactor-Free Light-Driven Whole-Cell Cytochrome P450 Catalysis)’이다.
Cytochrome P450 효소는 약물 및 호르몬 대사 과정에서 중요한 생리작용을 하는 물질로, 사람들에게 투여되는 약물의 75% 이상이 이 효소에 의해 대사가 일어나기 때문에 신약개발 과정에서 매우 중요한 요소로 알려져 있다. 사람과 동물·식물·미생물 등 거의 모든 생물체에 존재하며, 현재까지 2만5,000 종 이상의 유전자가 발견됐다.
단일산화효소(monooxygenase)인 이 P450 효소가 촉매작용을 하기 위해서는 환원효소로부터 전자를 받아야 하는데, 이때 촉매역할을 하는 조효소(cofactor)의 전달물질인 NADPH의 높은 가격 때문에 P450 효소의 산업적 활용이 제한됐다.
연구팀은 따라서 NADPH 대신 감광제(photosensitizer)로 염료인 ‘eosin Y’를 사용하는 ‘전세포 광-생촉매(whole-cell photo-biocatalysis)’ 방법을 개발한 것이다.
즉, 값싼 염료인 eosin Y에 빛(light)을 쪼여 효소반응을 촉진하고, 값비싼 대사물질(metabolites)을 생산한다는 원리이다.
윤철호 교수는 “이번 연구 결과는 cytochrome P450 효소반응을 이용한 신약 후보물질 및 기능성 소재 개발에 활용할 수 있는 새로운 플랫폼이 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 윤 교수팀이 한국과학기술원 연구팀과 공동으로 수행했으며, 농촌진흥청이 주관하는 차세대바이오그린21사업(시스템합성농생명공학사업단) 연구비 지원을 받았다.
