학술기획 - 접착성 홍합단백질 대량생산에 이르기까지
학술기획 - 접착성 홍합단백질 대량생산에 이르기까지
  • 조규하 기자
  • 승인 2007.09.19 00:00
  • 댓글 0
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해양생명체 자연모사 통한 바이오 접착소재 개발
▲ 해양생명체 자연모사 통한 바이오 접착소재 개발
차형준 교수 연구팀이 7년간 수행해오던 홍합접착단백질에 관한 연구에서 발견해낸 Mgfp-151과 Mgfp-151-RGD의 우수성이 입증되어 관련 논문이 Biomaterials 8월호에 게재되었으며, 10월호에도 실릴 예정이다. Mgfp란 ‘Mytilus galloprovincialis(양식 홍합의 일종) Foot Protein’의 약자로, 홍합이 돌과 같은 곳에 자신을 고정시킬 때 사용하는 접착단백질을 이르는 용어이다.

연구팀이 가장 먼저 연구한 단백질은 Mgfp-1으로, 기존에 이미 연구가 진행되었던 물질이다. 이 단백질은 10개의 아미노산이 80회 정도 반복된 구조로서 유전공학으로는 생산이 불가능하다고 알려져 있으며, 이 연구실에서도 합성에 성공하지 못했다.

다음으로 관심을 가졌던 단백질은 Mgfp-5이다. 이 단백질은 Mgfp-1에 비해 매우 작으면서도 뛰어난 접착능력을 가지는 단백질이다. 또한 Mgfp-1과는 다르게 유전학적인 생산이 가능한 것으로 알려져 있다. Mgfp-5와 Mgfp-1의 또다른 차이점은 DOPA의 함유량인데, Mgfp-5이 Mgfp-1에 비해 더 많은 DOPA를 포함하고 있다. DOPA란 부착과정에서 부착대상과 접착을 형성하는 역할을 하는 화학물질로서, DOPA가 많을수록 강한 결합을 형성하는데 더 유리하다. 그러나 Mgfp-5의 발현수율과 분리효율이 매우 낮은데다가 수용성 또한 좋지 않아서 실질적인 접착제로 사용하기에는 무리가 있다.

이러한 특징을 지닌 두 가지 단백질을 재조합한 것이 Mgfp-151이다. Mgfp-151은 Mgfp-5의 양쪽에 기본구조가 수회 반복된 Mgfp-1을 합성하는 것을 말하며, Mgfp-1의 기본구조를 6회 반복하여 붙인 형태가 현재까지의 연구결과 중에서 가장 효율성이 높은 것으로 나타났다. 이 단백질은 발현수율과 분리효율이 Mgfp-5에 비해 현저하게 높고 수용성 또한 현저하게 증가했다. 뿐만 아니라 파일럿 플랜트에서의 생산량은 실험실 규모의 실험에서보다 10배 이상 높기 때문에 대량생산의 가능성을 제시해 준다. 또한 Mgfp-151은 바이오 접착소재가 가지는 단점 중 하나인 낮은 접착력도 해결했다. 이는 홍합접착단백질을 실용화할 수 있는 단계에까지 이르렀다는 것을 말해준다.

151type에서 좀 더 발전된 형태가 Mgfp-151에 RGD(Arg-Gly-Asp 세 개의 아미노산이 연결된 트리펩타이드)를 부착한 Mgfp-151-RGD이다. Mgfp-151-RGD의 경우 홍합에서 시연 추출한 제품 중 하나인 ‘Cell-Tak(Mgfp-1과 유사한 성분으로 이루어진 세포접착제)’보다 더욱 우수한 세포 퍼짐성(spreading)을 보여준다. 이는 RGD가 세포의 부착과정에 관여하는 Integrin과 결합하기 때문인데, 세포의 퍼짐성이 증가되면 세포가 좀 더 자연적인 환경에서 성장할 수 있도록 해준다. Mgfp-151-RGD의 의의는 151type에 여러 가지 물성을 도입하여 홍합접착단백질을 다양한 용도로서 활용할 수 있다는 가능성을 제시했다는데 있다.




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