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신종식 교수 연구팀, 탈라세믹화를 이용한 다양한 비천연 아미노산의 제조기술 개발 ( 2014-09-26 09:30:45 )  
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생명시스템대학 생명공학과의 신종식 교수, 박을수 박사과정생이 생촉매를 이용한 탈라세믹화를 통해 광학 활성 아미노산을 제조하는 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 응용화학 분야 전체 71개 저널 중 journal ranking 2위(2013년 기준)의 권위지인 Advanced Synthesis & Catalysis 저널에 2014년 7월 1일 온라인 게재가 되었으며 [논문제목 : Deracemization of Amino Acids by Coupling Transaminases of Opposite Stereoselectivity] 연구결과의 중요성을 인정받아 11월호 인쇄본의 앞 표지 논문으로 선정됐다.
단백질은 생명현상의 중추적인 기능을 담당하며 20개의 천연 아미노산으로 구성된다. 천연아미노산 이외에도 산업적으로 중요한 수 백개의 비천연 아미노산이 존재하며 제약 및 화학산업의 핵심원료로 사용되고 있다. 예를 들어 L-tert-leucine은 에이즈 치료제 및 항암제의 원료로 사용되며 L-homoalanine은 간질 및 결핵 치료제의 중간체로, D-phenylglycine은 항생제의 중간체로 쓰인다.
전세계 아미노산 시장은 2012년에 약 20조원 규모이며 연평균 6.8 %의 성장률을 보이고 있다. 아미노산 유도체 및 펩타이드 의약품의 경우 2012년 약 70조원 규모이고, 특히 D-아미노산 시장의 경우 연평균 14.3 %로 높은 성장률을 보이고 있다. 천연 아미노산의 경우 발효에 의해 대량으로 생산되는 공정이 확립되어 있으나 700여 가지에 이르는 비천연 아미노산은 전통적인 발효공정으로는 생산이 불가능하다. 따라서 생촉매공정을 이용한 비천연 아미노산의 생산은 전세계 화학 및 제약업체에서 큰 관심을 가지는 분야이다.
신종식 교수 연구팀은 기존의 비천연 아미노산 생산 공정들의 한계점을 극복할 수 있는 transaminase 기반의 생촉매를 이용한 새로운 아미노산 생산 공정을 개발했다. 아미노산의 아미노기 전달반응을 수행하는 α-transaminase와 아민의 아미노기 전달반응을 수행하는 ω-transaminase의 cascade reaction을 통해 라세믹 아미노산을 광학적으로 순수한 아미노산으로 전환하였다. 탈라세믹화를 통한 아미노산 제조 기술을 이용하여 생촉매의 조합에 따라 L-형 또는 D-형 아미노산을 모두 생산할 수 있었으며, 특히 생촉매의 높은 광학 선택성을 이용하여 광학순도 99% 이상의 아미노산을 생산할 수 있었다. 이 기술의 장점으로는 저렴한 이소프로필아민을 조기질로 사용할 수 있는 점과 탈라세믹화 반응의 부산물 또한 고순도의 아미노산으로써 동시생산이 가능하다는 것이다.
신종식 교수 연구진은 이번 기술에 새로운 생촉매 및 개량된 생촉매를 적용하여 향후 보다 다양한 아미노산을 고순도와 고효율로써 생산할 수 있는 기술을 개발할 예정이다. 이번 연구는 글로벌프론티어사업 차세대 바이오매스 연구단의 지원을 받아 수행됐다.


  한상우(석박사통합과정생) 2017-2 연세대학교 대학원생 우수논문 수상(장려상)
  [2013.06.15] Lab Meeting
    

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