인공 안테나 단백질 합성 최적조건 찾아

아주경제 이한선 기자= 국내 연구진이 식물 광합성 단백질을 모사해 인공 안테나 단백질을 합성하는 최적의 조건을 찾았다.

미래창조과학부는 서지원 광주과학기술원 교수 연구팀이 식물이 광합성을 위해 빛을 모으는 데 사용하는 안테나 단백질을 모방한 인공 안테나 단백질을 합성한 연구결과가 SCI급 국제학술지에 게재됐다고 22일 밝혔다.

연구에는 광주과학기술원 화학과 4학년 강보영 학생이 제1저자로 참여했다.

인공 단백질은 용도에 맞게 구조를 설계할 수 있어 안정적이고 제어가 용이해 식물보다 더 높은 효율의 인공 광합성 안테나 개발이나 광전자 소재개발 등에 응용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업의 지원으로 수행돼 유기화학 분야 권위지 오르가닉 레터즈 3월 8일자 온라인판에 게재됐다.

식물의 광합성 시스템을 인공적으로 구현해 더 높은 광수확 효율을 얻기 위해서는 염료간의 최적거리 등에 대한 정보를 알아내는 것이 관건이었다.

연구팀은 나선구조로 인공단백질 설계에 많이 활용되는 펩토이드를 사용해 5가지 형태의 인공 안테나 단백질을 설계하고 염료간 에너지 전달이 원활히 일어날 수 있는 최적화된 구조를 찾았다.

펩토이드 골격이 나선구조를 이루고 염료간 6 Å(1 Å = 10-10m)로 가까이 있을 때 염료분자가 들뜬 에너지 상태에서 서로 결합하는 것을 관찰한 것이다.

펩토이드는 생체 단백질의 기능을 인공적으로 모사하기 위해 개발된 신물질로 아미노산 40개 이하가 모여 이루어진 생체고분자인 펩타이드의 유도체로 나선형 구조와 같은 2차 구조 형성이 용이해 인공 단백질 설계에 사용된다.

펩토이드는 기존 가지구조의 고분자나 DNA의 나선구조를 이용하는 인공단백질에 비해 합성이 용이하고 구조를 정밀하게 제어할 수 있는 것이 장점이다.

합성된 안테나 단백질은 자기조립도 가능해 거대분자인 식물 안테나 단백질 모사에 적합한 것으로 나타났다.

서지원 교수는 “35억년간 식물이 발전시켜 온 광합성 시스템의 효율을 이기는 것은 쉬운 도전이 아니지만 이번 연구결과는 인공 광합성 안테나의 대량생산을 위한 연구의 토대를 마련한 것”이라고 밝혔다.